專利名稱：：用于霧化的表面處理和涂布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本公開涉及具有設(shè)計(jì)成促進(jìn)表面被液體選擇性潤濕的表面的制品。更特別地，本發(fā)明涉及通過提高預(yù)成膜區(qū)域表面的潤濕性并在霧化器的選擇性區(qū)域中引發(fā)流體力學(xué)不穩(wěn)定來增強(qiáng)霧化。
背景技術(shù)：
：霧化大致涉及通常通過使液體經(jīng)過噴嘴，將本體液體(bulkliquid)轉(zhuǎn)化成噴霧或薄霧(即液滴的集合)。霧化器是用于實(shí)現(xiàn)霧化的裝置。霧化系統(tǒng)的常見實(shí)例可以包括燃?xì)廨啓C(jī)、汽化器(carburetor)、噴槍(airbrush)、彌霧機(jī)(misters)、噴壺和類似物。在例如內(nèi)燃機(jī)中，細(xì)粒燃料霧化可能有助于有效燃燒?，F(xiàn)今的噴氣霧化器從噴嘴口將液體在一個(gè)和多個(gè)預(yù)成膜區(qū)域上鋪展成薄膜。霧化器可以利用壓力、空氣流、靜電、超聲和其它類似方法在本體液體薄膜(bulkliquidfilm)中制造不穩(wěn)定以形成微滴。使預(yù)成膜區(qū)域中的本體液體薄膜暴露在從噴嘴口兩側(cè)上進(jìn)入該區(qū)域的高速空氣中。空氣流可以在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定并使其解體成微滴。霧化器產(chǎn)生的平均液滴尺寸明顯受到液體薄膜在其預(yù)成膜區(qū)域中的均勻性和厚度的影響。在一些情況下，平均液滴尺寸可以隨薄膜厚度的平方根而變。因此，薄膜越薄，霧化(即液滴尺寸)越細(xì)?，F(xiàn)今的霧化器無法確保液體在預(yù)成膜區(qū)域中鋪展成必要的薄膜。這會(huì)在預(yù)成膜區(qū)域的表面上產(chǎn)生干斑，這造成不均勻的液體薄膜，并因此造成更大更粗的微滴尺寸。因此，需要改進(jìn)本體液體薄膜的均勻性并引發(fā)進(jìn)一步的流體力學(xué)不穩(wěn)定以增強(qiáng)霧化。
發(fā)明內(nèi)容本文公開了具有構(gòu)造成促進(jìn)液體霧化的表面的霧化器。在一個(gè)實(shí)施方案中，該霧化器包括包含構(gòu)造成降低霧化液體的平均液滴尺寸的表面的預(yù)成膜區(qū)域，其中該表面具有小于大約30度的與霧化液體的有效接觸角。在另一實(shí)施方案中，霧化器包括預(yù)成膜區(qū)域；和位于預(yù)成膜區(qū)域末端并構(gòu)造成在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的唇部，其中該唇部包含潤濕和非潤濕表面的交替圖案，其中非潤濕表面包含大于90度的與液體的接觸角，且潤濕表面包含小于90度的與液體的接觸角。在再一實(shí)施方案中，將霧化器構(gòu)造成將液體薄膜轉(zhuǎn)化成噴霧，并包括用于將液體噴入加壓流道(flowpath)的噴嘴；在噴嘴下游的包含構(gòu)造成降低液體平均液滴尺寸的表面的預(yù)成膜區(qū)域，其中該表面具有小于大約30度的與液體的有效接觸角；和位于預(yù)成膜區(qū)域下游并構(gòu)造成在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的唇部，其中該唇部包含潤濕和非潤濕表面的交替圖案，其中非潤濕表面包含大于90度的與液體的接觸角，且潤濕表面包含小于90度的與液體的接觸角。通過下列附圖和詳述例證上述和其它特征。現(xiàn)在參照附圖，其中類似元件的標(biāo)號類似。圖l是燃燒器系統(tǒng)中使用的現(xiàn)今預(yù)成膜霧化器的截面示意圖；圖2是標(biāo)示出涂層的制品表面的示例性實(shí)施方案的截面示意圖；圖3是標(biāo)示出結(jié)構(gòu)(texture)的制品表面的示例性實(shí)施方案的截面示意圖；圖4是顯示W(wǎng)enzel液滴狀態(tài)與Cassie液滴狀態(tài)之間的區(qū)別的截面示意圖；圖5是對于各種高寬比(aspectratio),作為相對間距的函數(shù)的有效接觸角的曲線圖，其中特征(features)是突起；圖6是圖1的霧化器，突出標(biāo)示了用于設(shè)置混雜結(jié)構(gòu)區(qū)域(hybridtextureregion)的合適區(qū)域；圖7顯示不同的混雜區(qū)塊(hybridpatch)構(gòu)造的示例性實(shí)施方案；圖8是作為b/a比率的函數(shù)的有效接觸角的曲線圖；圖9顯示了親水Wenzel態(tài)表面特4i的示例性實(shí)施方案；圖IO顯示了在具有不同b/a比率的硅柱表面特征上的油滴照片以測量滾落性(rolloff)和測定接觸角；且圖11是對于親水/超親水表面，作為相對間距(b/a比率)的函數(shù)的有效接觸角的曲線圖。附圖標(biāo)記說明10燃?xì)廨啓C(jī)燃料噴射器12霧化器14夕卜壁16導(dǎo)向外旋流器18內(nèi)旋j克器20導(dǎo)向燃料噴射器22輸入側(cè)24出料側(cè)26主體27排料噴嘴內(nèi)表面28排料噴嘴29噴嘴唇部30旋流器輸入側(cè)32旋流器出口側(cè)40噴氣導(dǎo)向分流器42上游部分44下游部分46前緣48上游部分直徑49對稱軸50內(nèi)表面52后緣54中點(diǎn)56直徑58后緣直徑60異型壁62頂點(diǎn)64收斂段66發(fā)散段67壁唇部70后緣71唇部80燃燒區(qū)90導(dǎo)向燃料回路100基底110表面112表面能改性涂層114標(biāo)稱接觸角116參照液體120表面特征121高度h124寬度a126間距b200微滴210表面212表面特征220寬度a240間距b450混雜表面區(qū)塊452親水表面結(jié)構(gòu)454疏水表面結(jié)構(gòu)460混雜表面區(qū)塊462親水結(jié)構(gòu)區(qū)域464疏水結(jié)構(gòu)區(qū)域7400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)410Can-環(huán)形燃燒系統(tǒng)412燃燒器套管414Cover組裝件416燃料噴嘴組裝件418導(dǎo)流套筒420外壁422過渡管(Transitionduct)424徑向法蘭430燃燒器內(nèi)襯具體實(shí)施例方式籠統(tǒng)參照附圖且具體參照圖1,要理解的是，圖解僅用于描述本文公開的制品的具體實(shí)施方案而不是要受其限制。圖l是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器系統(tǒng)的示例性霧化器的示意性截面圖。在本文中將參照在燃燒器系統(tǒng)中使用表面處理和涂布。但是，要理解的是，本文中公開的表面處理可有利地用在任何霧化系統(tǒng)中以改進(jìn)霧化器性能。要求流體霧化的系統(tǒng)的實(shí)例包括，但不限于，農(nóng)業(yè)、食品制備、涂漆、洗滌等。本文所述的親水或超親水表面處理的使用可以在與沒有這些表面處理的現(xiàn)今霧化器相比時(shí)產(chǎn)生更均勻、更薄的本體液體薄膜，其可以產(chǎn)生更細(xì)的微滴尺寸，即降低液體的平均液滴尺寸。此外，在選擇性區(qū)域，如各種預(yù)成膜霧化器區(qū)域的唇部中使用混雜的疏水-親水區(qū)域可以引發(fā)流體力學(xué)不穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)液體薄膜的有效解體和改進(jìn)的霧化。對于燃燒用途，如在渦輪機(jī)中，改進(jìn)的霧化對燃燒性能可能具有顯著影響。一般而言，噴氣霧化器性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)生具有給定平均液滴尺寸的噴霧所需的氣-液比和空氣側(cè)壓降。通常，該壓降是整個(gè)燃燒系統(tǒng)的壓降的一大部分，且對于具有細(xì)滴尺寸的噴霧，氣-液質(zhì)流比等于或大于1.0。在工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)或飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒器壓降會(huì)損害(即附加損失)系統(tǒng)燃料效率。因此，降低具有所需品質(zhì)的噴霧所需的霧化器壓降或氣-液比的能力代表系統(tǒng)級燃料效率益處。8與未涂布的霧化器相比，在霧化器的噴霧制造表面上使用親油和疏油或親水和疏水涂層降低霧化液體的平均液滴尺寸可以有利地改進(jìn)給定壓降或氣-液比下的噴霧品質(zhì)。此外，主要經(jīng)由壓力渦旋霧化(即在預(yù)成膜唇部)產(chǎn)生噴霧的霧化器的液體潤濕部分也可獲益于疏水或疏油表面，它們能對給定平均液滴尺寸實(shí)現(xiàn)較低的液體供給壓力。這種降低的壓力可能代表將燃料供應(yīng)給霧化系統(tǒng)所需的泵功的節(jié)省。此外，所公開的疏水或疏油表面可以在制造中提供降低的公差和精密度的潛在益處。盡管有制造缺陷，如工具加工痕跡、完美同心度的缺乏、計(jì)量孔中的失圓狀況、和通常造成噴霧中的條痕(streak)和燃料薄膜厚度不均勻的其它跡象的其它缺'陷，該表面處理可能有利于預(yù)成膜區(qū)域上的更均勻液體薄膜厚度和分布，以產(chǎn)生更均勻的噴霧。再進(jìn)一步，本文公開的表面處理也可用于調(diào)節(jié)噴霧空間分布以更好適應(yīng)燃燒系統(tǒng)的幾何構(gòu)造。例如，現(xiàn)今的噴嘴根據(jù)具體類型產(chǎn)生實(shí)心或中空的軸對稱的圓錐噴霧。在將這種均勻分布噴入環(huán)形燃燒室時(shí)，與從耐久性角度看合意的程度相比，可能會(huì)有更多燃料靠近內(nèi)壁和外壁。所公開的在預(yù)成膜器上的表面處理的分布可用于再分布液體噴霧，調(diào)節(jié)質(zhì)量通量以使液體燃料在下游燃燒器容積(volume)中更均勻分布。在環(huán)形燃燒室中，這可以使用橢圓錐體而非圓形錐體實(shí)現(xiàn)，其中橢圓的長軸圓周取向以匹配環(huán)形容積。圖1顯示了燃燒器系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)燃料噴射器10的示例性實(shí)施方案。該燃?xì)廨啓C(jī)燃料噴射器10可以包含霧化器12。霧化器12可以包括外壁14、導(dǎo)向(pilot)外旋流器16、導(dǎo)向內(nèi)旋流器18和導(dǎo)向燃料噴射器20。該霧化器12具有對稱軸49,并通常是具有環(huán)形截面輪廓的圓柱形。導(dǎo)向燃料噴射器20沿著對稱軸49并位于霧化器12內(nèi)以使燃料噴射器與霧化器基本同軸。燃料噴射器20將燃料噴入該導(dǎo)向器(pilot)并包括輸入側(cè)22、出料側(cè)24和延伸在它們之間的主體26。出料側(cè)24包括收斂的排料噴嘴28，其將燃料流(未顯示)從燃料噴射器20中導(dǎo)出。導(dǎo)向內(nèi)旋流器18是環(huán)形的并圍繞導(dǎo)向燃料噴射器20的圓周安置。導(dǎo)向內(nèi)旋流器18包括輸入側(cè)30和出口側(cè)32。內(nèi)部導(dǎo)向空氣流(未顯示)進(jìn)入導(dǎo)向內(nèi)旋流器輸入側(cè)30并在經(jīng)導(dǎo)向內(nèi)旋流器出口側(cè)32離開之前加速?；€噴氣導(dǎo)向分流器40位于導(dǎo)向內(nèi)旋流器18下游?；€噴氣導(dǎo)向分流器40包括上游部分42和從上游部分42延伸出的下游部分44。上游部分42包括前纟彖46并具有從前緣46到噴氣導(dǎo)向分流器下游部分44恒定的直徑48。上游部分42也包括基本平行并緊鄰導(dǎo)向內(nèi)旋流器18的內(nèi)表面50。本文所用的術(shù)語"上游"和"下游"旨在相對于經(jīng)過該系統(tǒng)的流體(即燃料)流動(dòng)描述部件在燃燒器系統(tǒng)中的位置?；€噴氣導(dǎo)向分流器下游部分44從上游部分42延伸到分流器40的后緣52。下游部分44朝霧化器對稱軸49收斂以便在下游部分44的中點(diǎn)54處，下游部分44具有小于上游部分直徑48的直徑56。下游部分44乂人下游部分中點(diǎn)54向外發(fā)散以4吏后纟彖直徑58大于下游部分中點(diǎn)直徑56,^旦小于上游部分直徑48。導(dǎo)向外旋流器16基本垂直地從基線噴氣導(dǎo)向分流器40延伸出來并連到異型壁(contouredwall)60上。異型壁60連到霧化器外壁14上。導(dǎo)向外旋流器16是環(huán)形的并圍繞基線噴氣導(dǎo)向分流器40的圓周安置。異型壁60包括位于異型壁60的收斂段64與異型壁60的發(fā)散段66之間的頂點(diǎn)62。分流器下游部分44朝異型壁發(fā)散段66發(fā)散。異型壁60也包括從異型壁發(fā)散段66延伸出的后緣70。后緣70基本垂直于霧化器對稱軸49并與燃燒區(qū)80相鄰。在運(yùn)行中，導(dǎo)向燃料回路90將燃料通過導(dǎo)向燃料噴射器20噴入燃燒器系統(tǒng)10。同時(shí)，空氣流進(jìn)入導(dǎo)向旋流器入口30并從導(dǎo)向旋流器出口側(cè)32向外加速。導(dǎo)向空氣流基本平行于霧化器對稱軸49流動(dòng)并撞擊空氣分流器40，其將該導(dǎo)向空氣流以渦旋運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向離開導(dǎo)向燃料噴射器20的燃料。該導(dǎo)向空氣流不會(huì)使導(dǎo)向燃料噴射器20的噴霧圖案(未顯示)崩潰，而是使燃料穩(wěn)定和霧化。隨著本體液體(在這種情況下是燃料)離開導(dǎo)向燃料噴射器20,部分燃料在霧化器12表面上鋪展成薄膜。該平表面，例如該導(dǎo)向分流器或噴嘴唇部的內(nèi)表面可以收集燃料薄膜并且有時(shí)被稱作"預(yù)成膜"表面。在本文中將使用這類一般技術(shù)。該表面的平面產(chǎn)生低10壓再循環(huán)區(qū)域，其將燃料從排料噴嘴28吸引到該平表面上。這種"預(yù)成膜，，能夠形成燃料薄層。通過首先使燃料在預(yù)成膜表面上鋪展成薄膜層，增強(qiáng)燃料的霧化。但是，現(xiàn)今的霧化器預(yù)成膜表面不能促進(jìn)薄膜在整個(gè)表面上的均勻分布，或本體液體隨其沿表面向下游(即遠(yuǎn)離噴嘴)流動(dòng)而變薄。這會(huì)造成不均勻的薄膜厚度，從而造成所得噴霧中的條痕或間隙和造成較厚的本體薄膜，這又造成較粗的微滴尺寸和低效霧化。通過使用親水或超親水表面處理增強(qiáng)預(yù)成膜表面的潤濕性，可以在表面上形成更薄更均勻的燃料薄膜，這可以通過更細(xì)的平均微滴尺寸導(dǎo)致更好的霧化。另外，通過用混雜疏水-親水表面處理該預(yù)成膜表面的唇部區(qū)域，可以引發(fā)流體力學(xué)不穩(wěn)定，以實(shí)現(xiàn)更容易的薄膜解體和更細(xì)微滴形成。使用圖1的燃?xì)廨啓C(jī)液態(tài)燃料噴射器IO作為確定用于形成本體液體薄膜的預(yù)成膜表面的實(shí)例。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該液體薄膜可以先在排料噴嘴28的內(nèi)表面27和噴嘴唇部29上形成。隨著將更多燃料噴入燃燒區(qū)80，該燃料可以向下游運(yùn)行并形成通常在分流器下游部分44的中點(diǎn)54處開始的薄膜并向后緣70的唇部71延伸。同樣地，隨著繼續(xù)通過噴射器20加入燃料，其可以進(jìn)一步鋪展到異型壁60的發(fā)散段66上，朝壁唇部67前進(jìn)。該平表面區(qū)域中，如在排料噴嘴28的內(nèi)表面27、導(dǎo)向分流器40的中點(diǎn)54到后緣70、和異型壁上向外的發(fā)散段66上的親水表面處理可以通過降低燃料的平均液滴尺寸來提高燃料薄膜均勻性和薄膜厚度。此外，關(guān)鍵區(qū)域中親水和疏水(即混雜)表面處理的組合可以制造表面流體力學(xué)不穩(wěn)定以顯著改進(jìn)霧化器性能。對于混雜表面處理而言，這類關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)例可以包括噴嘴唇部29、導(dǎo)向分流器40的后緣唇部71和異型壁唇部67。這類處理可以隨后產(chǎn)生更細(xì)和更均勻的噴霧。通過觀察在表面與位于該表面上的給定液體的液滴之間發(fā)生的相互作用的性質(zhì)，確定固體表面的"液體潤濕性"或"潤濕性"。對液體具有高潤濕性的表面容易使液滴鋪展在該表面的相對較寬的面積上(由此"潤濕"該表面)。在極端情況下，液體在該表面上鋪展成薄膜。另一方面，在該表面對液體具有低潤濕性的情況下，液體往往仍是形狀良好的球形液滴("非潤濕"表面)。在極端情況下，液體ii在該表面上形成球形液滴，其在最小干擾下容易從表面上滾落。液體能夠潤濕固體表面的程度在決定液體和固體將如何相互作用方面起到重要作用。例如，所謂的"親水"和"超親水"材料在水存在下具有相對較高的潤濕性，以造成水在固體表面上的高"成片"程度。親水和超親水表面是潤濕表面的實(shí)例。高潤濕度造成相對較大的液體-固體接觸面積，并在這兩種表面之間的顯著相互作用有益的應(yīng)用中是合意的，例如在霧化器中形成均勻的超細(xì)本體液體薄膜。表面的液體潤濕性的一種公認(rèn)衡量標(biāo)準(zhǔn)是在該表面和表面-微滴接觸點(diǎn)處參照液體微滴表面的切線之間形成的靜態(tài)接觸角的值。該接觸角的低數(shù)值意味著參照液體在表面上的高潤濕性。參照液體可以是任何相關(guān)液體。在許多應(yīng)用中，參照液體是水。在另一些應(yīng)用中，參照液體是含有至少一種烴，例如油、石油、汽油、有機(jī)溶劑和類似物的液體。由于潤濕性部分取決于參照液體的表面張力，給定表面可以對不同液體具有不同潤濕性(因此形成不同的接觸角)。術(shù)語"親水"通常用于描述與水產(chǎn)生小于大約90度標(biāo)稱接觸角的表面。"超親水"通常用于描述與水產(chǎn)生小于大約IO度標(biāo)稱接觸角的表面。同樣地，術(shù)語"疏水"通常用于描述與水產(chǎn)生大于大約90度標(biāo)稱接觸角的表面。"超疏水"通常用于描述與水產(chǎn)生大于大約150度標(biāo)稱接觸角的表面。疏水和超疏水表面因此是非潤濕表面的實(shí)例。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，霧化器可以包含預(yù)成膜區(qū)域，其包含構(gòu)造成降低霧化液體平均液滴尺寸的表面，其中該表面具有小于大約30度的與霧化液體的有效接觸角。在另一示例性實(shí)施方案中，霧化器可以具有位于預(yù)成膜區(qū)域下游并構(gòu)造成在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的唇部，其中該唇部包含潤濕和非潤濕表面的交替圖案，其中非潤濕表面包含大于卯度的與液體的接觸角，且潤濕表面包含小于卯度的與液體的接觸角。在再一示例性實(shí)施方案中，霧化器可以包括第一實(shí)施方案中所述的預(yù)成膜區(qū)域表面以及第二實(shí)施方案中所述的唇部混雜潤濕/非潤濕表面。現(xiàn)在參看圖2，在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，霧化器的基底IOO可以具有表面110。表面110可以是上述任何表面，其中預(yù)成膜是合意的，如旋流器的內(nèi)表面，異型壁或排料噴嘴。表面110可以包含用于改變該表面的表面能的表面能改性涂層112。在某些情況下，表面能改性涂層112可以包含位于霧化器基底100的表面110上的涂層。表面110可以包含金屬、合金、塑料、陶瓷或其任何組合中的至少一種。表面110可以呈薄膜、片材或本體(bulk)形狀。涂層112可以是表面110的組成部分，或涂層112可以包含通過本領(lǐng)域中已知的多種技術(shù)置于或沉積到表面110上的層。表面能改性涂層112可以包含至少一種選自親水涂層，如陶瓷、復(fù)合材料及其各種組合的材料。合適的親水陶瓷的實(shí)例包括，但不限于，無機(jī)氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及其組合。這類陶瓷材料包括鈦、硅、鋁、鎂、鋯、鋅、釔穩(wěn)定化氧化鋯、鋁酸鎂尖晶石和氧化鋅；鋁和鎵氮化物；硅和鵠碳化物、鈷鉻碳化物(siliconandtungstencarbidecobaltchromiumcarbide);其組合，和其它類似陶乾。可以基于所需接觸角、所用制造技術(shù)和制品的最終用途選擇表面材料。涂層材料及其涂施方法，如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等是本領(lǐng)域中已知的，并且特別可用在嚴(yán)酷環(huán)境中。表面110可以包含具有足以產(chǎn)生最多大約90度的標(biāo)稱接觸角的標(biāo)稱潤濕性的涂層112。為了更好理解，"標(biāo)稱接觸角"114是指在參照液體液滴116位于平整光滑(<1納米表面粗糙度)表面上時(shí)測得的靜態(tài)接觸角。這種標(biāo)稱接觸角114是該表面的主要構(gòu)成材料的"標(biāo)稱潤濕性"的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在另一實(shí)施方案中，表面110可以如圖3中所示包含多個(gè)表面特征120。特征120的尺寸、形狀和取向?qū)Ρ砻?10的潤濕性具有強(qiáng)的影響，并在本文公開的示例性實(shí)施方案中，選擇這些參數(shù)以使表面110具有足以與水產(chǎn)生小于標(biāo)稱接觸角114的有效接觸角的有效潤濕性(即，結(jié)構(gòu)化(textured)表面的潤濕性)。多個(gè)表面特征120可以有效地將具有親水涂層的表面變成具有超親水潤濕性的表面。如上所述，可以選擇特征120的尺寸、形狀和取向以使表面110表現(xiàn)出超親水潤濕性。該選擇基于液體與固體表面的相互作用的物理學(xué)。液滴通常以許多平衡態(tài)中的任一種留在結(jié)構(gòu)化表面上。在圖4(a)中所示的"Cassie"狀態(tài)中，液滴200位于結(jié)構(gòu)化表面210的表面特征(在這種情況下為柱體212)上，將空氣泡截留在柱體之間。在圖4(b)中所示的"Wenzel"狀態(tài)中，液滴200潤濕整個(gè)表面210，用液體填滿峰212之間的空間。通?？梢钥紤]其它平衡狀態(tài)作為純Cassie和純Wenzel性狀(behavior)之間的中間狀態(tài)，其中液滴僅部分填充表面粗糙特征之間的空間。本文所用的術(shù)語"非-Wenzel"是指未表現(xiàn)出純Wenzel狀態(tài)性狀的任何狀態(tài)；因此，術(shù)語"非-Wenzel"包括純Cassie狀態(tài)性狀和沒有表現(xiàn)出純Wenzel性狀的任何中間狀態(tài)。液滴在該表面上呈現(xiàn)的具體狀態(tài)取決于固體/液體/蒸氣體系的總能量，該總能量又隨固體的表面粗糙特征的幾何特征-如尺寸、形狀和取向而變。例如，在Cassie狀態(tài)造成比Wenzel狀態(tài)低的能量的情況下，撞擊的液滴將一般始終表現(xiàn)出Cassie狀態(tài)性狀。但是，即使在Wenzel狀態(tài)提供較低能量的情況下，仍可能由于這兩種狀態(tài)之間存在能量壘而保持非-Wenzel狀態(tài)性狀，以致要求輸入能量以實(shí)現(xiàn)從"亞穩(wěn)的"非-Wenzel狀態(tài)到最終較低能量Wenzel狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。表面幾何與能量之間的關(guān)系的理解能將表面設(shè)計(jì)成提供所需潤濕性特征，包括液體在固體表面上表現(xiàn)出的接觸角和潤濕狀態(tài)性狀類型。結(jié)構(gòu)化表面上的有效接觸角(e*)通過用于Wenzel液滴(w)的公式(1)和用于Cassie液滴(c)的公式(2)與標(biāo)稱接觸角(e)相關(guān)聯(lián)(1)cos(9w*)=r'cos(e)(2)cos(0c*)=fSLcos(9)-fLA其中"r"是結(jié)構(gòu)參數(shù)(textureparameter)并且是指該表面的接觸面積除以投影面積。對于正方柱體的正方陣列，r通過下列公式給出(3)r=l+4(h/a)/(l+b/a)2其中"a"是柱體寬度，"b"是柱體之間的邊到邊間距，且"h"是柱高。fsL和fLA的公式如下給出(4)fSL=l/(l+b/a)2;JL(5)fLA=l-l/(l+b/a)2通過上述公式可以看出，結(jié)構(gòu)化表面上的有效接觸角受到如結(jié)構(gòu)特征尺寸、間距和高寬比之類參數(shù)的強(qiáng)烈影響。將表面結(jié)構(gòu)化以制造Wenzel狀態(tài)微滴對于形成超親水表面是關(guān)鍵的。圖5是顯示W(wǎng)enzel液滴的有效接觸角e^與結(jié)構(gòu)參數(shù)r之間的關(guān)系的圖。在該圖中，針對標(biāo)稱接觸角為50度、60度和70度的表面，繪制該表面的表面積(通過r,實(shí)際表面積與投影表面積的比率測得)和與水形成的有效接觸角之間的關(guān)系?？梢钥闯?，r參數(shù)是表面幾何，包括如6/a和/z/"等參數(shù)的函數(shù)，且特定函數(shù)的性質(zhì)將取決于該表面的構(gòu)造。該圖表明，在Wenzel液滴的情況下，當(dāng)親水表面(即標(biāo)稱接觸角小于90度的表面)結(jié)構(gòu)化以具有表面特征時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有效接觸角的顯著降低(低至0度)。隨著該表面特征的結(jié)構(gòu)變密(變粗糙)，r的值提高且有效接觸角有利地降低。因此，當(dāng)制品具有現(xiàn)有的親水表面(如多數(shù)金屬表面)或該表面已經(jīng)被親水表面涂層涂布時(shí)，可以通過選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)(r)(其通過實(shí)現(xiàn)Wenzel狀態(tài)來產(chǎn)生所需的低或0有效接觸角)來適當(dāng)?shù)貙⒃摫砻娼Y(jié)構(gòu)4匕?，F(xiàn)在回到圖3,可以以許多方式表征表面特征120的尺寸。在如圖3中所示的一些實(shí)施方案中，多個(gè)特征120中的至少一部分從霧化器基底100上突起。此外，在一些實(shí)施方案中，多個(gè)特征中的至少一部分是位于霧化器基底100中的多個(gè)空穴(未顯示)。表面特征120包含高度(h)121，其代表突起特征120的高度，或在空穴的情況下，代表空穴延伸到霧化器基底100中的深度。表面特征120進(jìn)一步包含寬度(a)124。寬度的精確性質(zhì)將取決于該特征的形狀，但是指在該特征自然接觸置于制品表面上的液滴的位置處的特征寬度。表面特征120的寬度、間距和高度參數(shù)可能對在表面IIO上觀察到的潤濕性狀具有顯著影響。多種特征形狀適合用作表面特征120。在一些實(shí)施方案中，至少一部分表面特征120具有選自立方體、矩形棱柱、錐體、圓柱體、棱錐、梯形棱柱和半球或其它球形部分的形狀。無論該特征是突起，如柱腳(pedestal),還是空穴，如凹槽或孔隙，這些形狀都是合適的。例如，在具體實(shí)施方案中，至少一部分特征包含納米線，它們是具有僅限于幾十納米或更小的橫向尺寸和不受限的縱向尺寸的結(jié)構(gòu)。制造各種材料的納米線的方法是本領(lǐng)域中公知的，并包括，例如，化學(xué)氣相沉積到基底上。納米線可以直接生長在制品100上，或可以在單獨(dú)基底上生長，從該基底上移除(例如，使用超聲)，置于溶劑中，并通過將該溶劑置于制品表面上并使溶劑干燥來轉(zhuǎn)移到制品100上。15特征取向是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的表面潤濕性的設(shè)計(jì)中的另一設(shè)計(jì)考量。特征取向的一個(gè)重要方面是特征的間距。參照圖3,在一些實(shí)施方案中，特征120以用間距(b)126表征的間隔關(guān)系布置。間距126是指兩個(gè)最緊鄰特征的邊緣之間的距離。在一些實(shí)施方案中，所有多個(gè)特征120都處于非無規(guī)分布。在一些情況下，特征120具有基本相同的h、a和/或b的各自值("有序陣列")，盡管這不是一般要求。例如，多個(gè)特征120可以是例如表現(xiàn)出尺寸、形狀和/或取向的無規(guī)分布的特征，如納米線的集合。此外，在某些實(shí)施方案中，多個(gè)特征的特征在于，h、a、b或其任何組合的多峰分布(例如雙峰或三峰分布)。這類分布可以有利地在遇到一定范圍的液滴尺寸的環(huán)境中提供增強(qiáng)的潤濕性。因此通過將這些參數(shù)的分布性計(jì)入考慮，最好地進(jìn)行h、a和b對潤濕性的影響的評測。使用代表概率分布的變量進(jìn)行分析的技術(shù)，如蒙特卡羅模擬法是本領(lǐng)域中公知的。這類技術(shù)可用于設(shè)計(jì)本文公開的制品中所用的特征120。根據(jù)霧化器的用途，制品表面110可以是由金屬，如包含選自鐵、鈦、銅、鋯、鋁和鎳的元素的金屬構(gòu)成的材料。在某些實(shí)施方案中，該材料基本完全是金屬的。在另一些實(shí)施方案中，該材料包含陶瓷，如以氧化鈦、二氧化硅和氧化鋯為代表的氧化物。在本發(fā)明的實(shí)施方案中可能使用其它溫和至極親水的材料，如某些聚合材料。上述表面特征參數(shù)的具體范圍和組合可以提供一種方案，其中可以驅(qū)使表面110的有效潤濕性產(chǎn)生與參照液體的液滴的小于大約IO度的有效接觸角，在一些情況下，可以將該有效接觸角降至接近0。在霧化器的預(yù)成膜區(qū)域表面上具有這種低接觸角可以在該表面上提供超薄本體液體薄膜的形成，其與現(xiàn)今的在預(yù)成膜區(qū)域中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的技術(shù)一起將產(chǎn)生更細(xì)的平均液滴尺寸和增強(qiáng)的霧化。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，表面110可以包含具有平均特征尺寸"和平均特征間距6的多個(gè)表面特征120。比率6/a表明特征間距，且隨著這些特征更密集，表面110的接觸面積提高(即結(jié)構(gòu)參數(shù)(r)提高)，從而為液體提供更多接觸面積。但是，在一些情況下，部分由于制造方法中的限制，特征可以多么密地間隔開具有實(shí)際下限。此外，在某些用途中，表面特征120在一起間隔太密會(huì)造成液體16微滴懸浮在特征之間而不潤濕特征120之間的區(qū)域的情況。這種狀況會(huì)降低有效潤濕面積。如果U)改變但間距(b)恒定，特征寬度改變，但特征間隙不變。但是，這可能取決于如何定義(b);其是從特征邊到邊還是從特征中心到中心。表面特征120的高寬比(h/a)也在決定表面IIO的有效潤濕性性狀方面起到一定作用。通常，例如至少大約1，且在一些實(shí)施方案中至少大約4的高的高寬比是合意的，因?yàn)殡S著高寬比提高，表面積提高。在例如在燃?xì)廨啓C(jī)中存在的一些高溫霧化應(yīng)用中，合意地確定高的高寬比(/z/a至少大約4)特征的尺寸和間距以產(chǎn)生大約0.5至大約6的6/a。參數(shù)值的這種組合提供使超薄均勻薄膜在霧化器表面上的涂布最大化的表面。如上所述，除了在霧化器的預(yù)成膜區(qū)域中具有潤濕(例如親水或甚至超親水)表面外，在潤濕/非潤濕(例如親水-疏水或"混雜")區(qū)域的組合位于霧化器內(nèi)的關(guān)鍵位置時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。圖6顯示了圖l的燃燒器系統(tǒng)和霧化器。已經(jīng)圈出和用箭頭指出混雜區(qū)塊(patches)的示例性位置。在此實(shí)施方案中，混雜區(qū)塊可以位于噴嘴唇部29、導(dǎo)向分流器40的后緣唇部71和異型壁唇部67。為方便起見，這些位置將通常被稱作霧化唇部。圖7顯示了不同混雜區(qū)塊構(gòu)造的實(shí)例。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了為霧化器設(shè)計(jì)的那些(如高速空氣)夕卜，混雜構(gòu)造的使用可以將流體力學(xué)不穩(wěn)定引入本體液體薄膜中。該表面引發(fā)的不穩(wěn)定可以與空氣流引發(fā)的不穩(wěn)定聯(lián)合作用以改進(jìn)霧化品質(zhì)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可以使用疏水(或超疏水)和親水(或超親水)結(jié)構(gòu)的交替圖案制造表面引發(fā)的不穩(wěn)定。例如，如圖7中所示，混雜區(qū)塊450可以具有親水結(jié)構(gòu)452和疏水結(jié)構(gòu)454的垂直或水平取向的交替條帶。在另一實(shí)施方案中，混雜區(qū)塊460可以形成與親水結(jié)構(gòu)區(qū)域462交叉的疏水區(qū)域464的格柵圖案。例如，"親-疏"表面的交替區(qū)塊可以使用與光刻中所用的那些類似的掩蔽技術(shù)進(jìn)行。這類方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，其中使用化學(xué)品蝕刻該表面上的所需潤濕或非潤濕圖案，同時(shí)該表面的其余部分^皮抗蝕掩才莫(resistivemask)保護(hù)。這種相同方法不僅可用于在兩個(gè)步驟中制造混合區(qū)塊，還掩蔽不需要涂布處理的表面區(qū)域。制造混雜表面的另一方法是使用微接觸印刷。疏水結(jié)構(gòu)454、464的條帶與親水條帶452、462相比是潤濕性低的區(qū)域。疏水材料具有相對較低的液體潤濕性以利于形成與表面IIO具有最小接觸面積的液滴。超疏水材料具有甚至更低的水潤濕性，以產(chǎn)生在一些情況下可能看似推斥撞擊該表面的任何水的表面。緊鄰親水區(qū)域的疏水區(qū)域的性質(zhì)在霧化器唇部在本體液體薄膜中制造表面不穩(wěn)定，因?yàn)樵摫∧ふ窃诖颂庨_始由于薄膜上的空氣流而解體成微滴。通過在此區(qū)域中使用混雜表面，這種不穩(wěn)定性增強(qiáng)了總體流體力學(xué)不穩(wěn)定性，這在霧化中是合意的并產(chǎn)生更細(xì)的微滴尺寸。預(yù)成膜唇部的邊多彖是用于在液體片剛要解體成絲線(ligament)和液滴之前制造流體力學(xué)不穩(wěn)定和使該液體片變薄的合適位置。疏水表面的區(qū)域可以就像上述親水表面那樣具有包含多個(gè)特征的結(jié)構(gòu)。但是，該表面特征的形狀和參數(shù)更適合提供具有比制計(jì)和制造的表面對水和油具有、;選潤濕性以在燃燒器系統(tǒng)10的霧化器唇部區(qū)域中制造表面不穩(wěn)定。在一個(gè)實(shí)施方案中，與水的標(biāo)稱接觸角大于大約100度，尤其大于大約120度，更尤其大于大約150度。在示例性實(shí)施方案中，疏水表面454，464的區(qū)域包含對水和油具有高接觸角(低潤濕性)并還容易使液滴滾落的表面結(jié)構(gòu)。通過與基于應(yīng)用環(huán)境的適當(dāng)材料選擇結(jié)合地適當(dāng)選擇6/a和/7/a,可以將表面設(shè)計(jì)成使撞擊該表面的液滴將表現(xiàn)出與易滾落性狀結(jié)合的疏水和抗油性質(zhì)。相應(yīng)地，該表面特征包含高度(/0、寬度(a)和間距("以使比率6/a小于大約4且比率/z/a小于大約10。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，參數(shù)a小于大約25微米，尤其小于大約10微米，更尤其小于大約2微米。在一些實(shí)施方案中，6/a可以為大約0.3至大約10，尤其是大約0.5至大約2;且/z/a可以為大約0.5至大約5，尤其是大約0.5至大約1?？梢酝ㄟ^許多方法制造和為霧化器基底100提供親水表面110的表面特征和混雜構(gòu)造區(qū)塊450、460的表面特征。在一些實(shí)施方案中，可以直接在表面IIO上制造表面特征。在另一些實(shí)施方案中，可以單獨(dú)制造表面特征并隨后置于基底100上?？梢酝ㄟ^逐個(gè)添附特征來將表面特征置于基底ioo上，或可以將特征置于片材、箔或其它合適的介質(zhì)上，然后將該介質(zhì)添附到基底IOO上。在任一情況下的添附可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)，例如但不限于，焊接、銅焊、機(jī)械添附或經(jīng)環(huán)氧或其它粘合劑粘貼、熱噴涂和類似方法。表面特征的安置可以通過將材料置于制品表面上，通過從該表面上移除材料，或沉積和移除的組合實(shí)現(xiàn)。許多方法在本領(lǐng)域中已知用于添加或從表面上除去材料。例如，如果選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)/工具和表面材料，通過如研磨、噴砂(gritblasting)、噴丸(shotpeening)處理之類的機(jī)械操作使表面簡單粗糙化可能是合適的。這類操作將通常造成在該表面上分布著無規(guī)取向的特征，而特征的尺寸級將極大取決于用于材料移除操作的介質(zhì)和/或工具的尺寸。可以使用表面的一般粗糙化促進(jìn)增強(qiáng)的潤濕，從而制造表面特征。但是，本發(fā)明的某些實(shí)施方案要求控制具體參數(shù)，如表面特征的相對間距和高寬比以提供改進(jìn)或降低的潤濕性能。通過使用傳統(tǒng)描述的粗糙化方法，如噴砂，許多參數(shù)范圍及其組合非常難實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)。光刻法常用于在可蝕刻表面，包括金屬表面上制造表面特征?？梢酝ㄟ^這些方法提供特征的有序陣列；可通過這些技術(shù)獲得的特征尺寸的下限受到所用的特定光刻法的分辨率的限制。但是，由于"掏蝕(undercut)"趨勢，即側(cè)向以及垂直蝕刻的趨勢，光刻和其它蝕刻方法通常不是非常適用于在一些金屬表面上形成高的高寬比的特征。電鍍法也常用于在表面上添加特征。可以以圖案化陣列掩蔽導(dǎo)電表面以暴露出要在其上安置特征的區(qū)域，并可以通過電鍍在這些暴露出的區(qū)域上建立特征。這種方法能夠制造具有比通過蝕刻技術(shù)通常實(shí)現(xiàn)的那些更高的高寬比的特征。在具體實(shí)施方案中，使用具有良好受控孔徑的陽極化氧化鋁(AAO)模板實(shí)現(xiàn)掩蔽。材料透過孔隙電鍍到基底上，然后選擇性除去AAO模板；這種方法在本領(lǐng)域中常用于制造高高寬比特征，如納米桿?？梢允褂猛ǔＲ阎募庸しǔ练e金屬和金屬氧化物的納米桿，并且可以進(jìn)一步加工(例如通過滲碳作用)這些材料以形成各種陶瓷材料，如碳化物。如下文更詳細(xì)描述的那樣，可以在特征上施加涂層或其它表面改性技術(shù)以提供甚至更好的19潤濕性。微機(jī)械加工技術(shù)，如激光微機(jī)械加工(例如常用于硅和不銹鋼)和蝕刻技術(shù)(例如，常用于硅的那些)也是合適的方法。這類技術(shù)可用于形成空穴(如在激光鉆孔中)以及突起特征。在多個(gè)表面特征包括空穴的情況下，在一些實(shí)施方案中，該制品可以包含多孔材料，如陽極化金屬氧化物。陽極化氧化鋁是在一些實(shí)施方案中可能適用的多孔材料的具體實(shí)例。陽極化氧化鋁通常包含柱形孔隙，并且可以通過陽極化法、使用本領(lǐng)域公知用于將金屬層轉(zhuǎn)化成多孔金屬氧化物層的工藝控制，精密控制孔隙參數(shù)，如直徑和高寬比。銅焊技術(shù)可用于將表面特征添附到制品中。在這種方法中，可以在制品基底表面上沉積涂料混合物，其中涂料混合物可以包含銅焊材料和提供結(jié)構(gòu)的材料。然后可以將銅焊材料加熱以使提供結(jié)構(gòu)的材料粘合到制品表面上。在另一方法中，可以通過熱噴霧或冷噴霧法添加表面特征。例如，可以將粒子(納米級至微米級)和粘合劑的混合物沉積到制品基底表面上以形成親水或疏水表面。可以在粒子不熔融的情況下沉積該混合物以確保該表面的適當(dāng)結(jié)構(gòu)。簡言之，可以使用本領(lǐng)域中公知的任何許多沉積法或材料移除法為表面提供特征。如上所述，表面特征可以直接施加到基底100上，或施加到隨后添附到基底100上的基底上。施加性質(zhì)決定特征安置在制品上的程度。比所需厚的不均勻薄膜層造成燃燒器低效和提高的燃料消耗和成本。如本文公開的具有構(gòu)造成促進(jìn)液體霧化的表面的霧化器可以改進(jìn)噴霧的均勻性和微滴尺寸和提高燃燒器系統(tǒng)的效率。上述實(shí)施方案顯示出優(yōu)于包含這類表面的現(xiàn)有霧化系統(tǒng)和渦輪部件的顯著優(yōu)勢。此外，這些霧化表面可以改進(jìn)燃料蒸發(fā)器的性能。這些裝置產(chǎn)生燃料蒸氣，其隨后可以與惰性氣體或水蒸汽混合以使燃料可以在用于氣態(tài)燃料噴射的預(yù)混器中燃燒。在不開發(fā)輔助噴霧燃燒能力的情況下，燃料蒸發(fā)器可能變成現(xiàn)有的干燥低排放燃燒器系統(tǒng)中消耗液態(tài)燃料的重要裝置。本文公開的表面處理和涂布提供的改進(jìn)的霧化可以降低輸入燃料蒸發(fā)器的所需熱輸入和改進(jìn)蒸發(fā)器效率。下列實(shí)施例用于例證本公開的實(shí)施方案提供的特征和優(yōu)點(diǎn)并且不是要受其限制。實(shí)施例實(shí)施例1經(jīng)由光刻法為硅基底提供寬度(a)大約3微米并具有各種柱體間距(b/a比率)和高寬比(h/a)的正矩形棱柱。然后將基底放在帶有一小瓶液態(tài)氟硅烷(FS)的室中，并將該室抽空以使液體蒸發(fā)和從氣相冷凝到硅基底上，由此在表面上制造親水薄膜。作為b/a比率的函數(shù)記錄有效Wenzel狀態(tài)接觸角。圖8圖示了改變b/a比率以降低有效接觸角的趨勢。具有50、60和70度的標(biāo)稱接觸角(CAn)的三個(gè)表面分別用矩形柱體表面特征結(jié)構(gòu)化。如圖8中所示，隨著各柱體之間的相對間距降低，有效接觸角降低(低至大約0度)。此外，對于相同間距，提高高寬比會(huì)造成接觸角降低，因?yàn)槠湓谀芰可嫌欣跐櫇窀嗝娣e。帶有正方柱腳的硅片的測量表明，對于一定范圍的b/a，接觸角低至O度。這些結(jié)果顯示在下表l中，其中表面特征參數(shù)(高度、寬度和間距)產(chǎn)生大約O度的有效接觸角。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>圖9進(jìn)一步顯示了構(gòu)造成形成Wenzel狀態(tài)液滴并產(chǎn)生上表中所示的低有效接觸角的柱體表面特征的實(shí)例。頂部實(shí)例顯示了具有錐體頂面的柱體特征。中間實(shí)例顯示了具有升高的錐體頂面的柱體特征，其中這些特征具有比頂部實(shí)例大的高度，且錐體形狀不覆蓋整個(gè)特征。最后，底部實(shí)例顯示了具有半球頂面的柱體特征。圖IO顯示了油滴在具有不同b/a比率的硅柱上的照片。圖10列出油在不同表面特征參數(shù)上的標(biāo)稱接觸角。所用油是可購自ExxonMobil的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油terasiticGT32。該表面在性質(zhì)上是大致疏油的。通過測定在液滴將從表面上滾落之前所需的與水平面的傾斜角，測量易滾落性。需要幾乎垂直傾斜的液滴高度粘著在表面上，而表現(xiàn)出易滾落性的液滴將需要極小傾斜角就從表面上滾落。區(qū)域5和6是油滴從柱體上滾落的唯一區(qū)域。油滴的體積為2和4樣t升。為了比較，用類似體積的水滴測試相同特征。以水作為參照液體，微滴從區(qū)域5至IO上滾落?；谕坑蠪S的平滑硅片上的滾落數(shù)據(jù)(date),計(jì)算粘著參數(shù)為0.029牛頓/米(N/m)。使用測角器測試參數(shù)并基于下列公式計(jì)算/^gSinP=///,其中p是液體密度，V是液滴體積，g是重力，e是接觸角，p是粘著參數(shù)(pinningparameter)，1是接觸線長度。對于水，粘著參數(shù)為大約0.013N/m。從該數(shù)據(jù)中可以看出，與疏水表面相比，疏油表面應(yīng)用將需要不同的表面特征設(shè)計(jì)。實(shí)施例2圖11是有效接觸角(度數(shù))vs.表面特征的相對間距(間距(b)除以寬度(a))的曲線圖。該圖顯示了可用在霧化器的預(yù)成膜和/或唇部區(qū)域中的多種親水/超親水表面。表面特征是從表面上突起的柱體并具有大約3微米的寬度(a)。從該圖中看出，當(dāng)柱體特征的相對間距從大約4提高至大約10時(shí)，該表面的有效接觸角從大約25度提高至大約40度。當(dāng)特征的相對間距更近(例如小于大約4的b/a)時(shí)，表面的有效接觸角為大約0度或完全潤濕。本文公開的范圍是包含端點(diǎn)和可組合的(例如，"最多大約25重量％,或更具體地大約5重量％至大約20重量％"的范圍包括"大約5重量％至大約25重量％"的范圍的端點(diǎn)和所有中間值，等等)。"組合"包括摻合物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。此外，術(shù)語"第一"、22"第二，，等在本文中不是指任何次序、量或重要性，而是用于將一要素與另一要素區(qū)分開，術(shù)語"一種"在本文中不是指數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)所述項(xiàng)目。與數(shù)量聯(lián)用的修飾語"大約"包括所示量并具有視情況而定的含義(例如，包括與特定量的測量相關(guān)的誤差度)。本文所用的后綴"(S)，，旨在包括其所修飾的術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)，由此包括一個(gè)或多個(gè)該術(shù)語(例如著色劑(S)包括一種或多種著色劑)。說明書通篇中提到的"一個(gè)實(shí)施方案"、"另一實(shí)施方案"、"一實(shí)施方案"等意味著聯(lián)系該實(shí)施方案描述的特定要素(例如特征(feature)、結(jié)構(gòu)和/或特征(characteristics))包括在本文所述的至少一個(gè)實(shí)施方案中，并且可以存在或不存在于其它實(shí)施方案中。此外，要理解的是，所述要素可以以任何合適的方式結(jié)合在各種實(shí)施方案中。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但要理解的是，可以作出各種變動(dòng)并且在不背離本發(fā)明范圍的情況下將其要素?fù)Q成對等物。此外，可以作出許多修改以在不背離本發(fā)明基本范圍的情況下使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不受作為被視為進(jìn)行本發(fā)明的最佳模式公開的具體實(shí)施方案的限制，而是包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。權(quán)利要求1.霧化器(12)，包含包含構(gòu)造成降低霧化液體的平均液滴尺寸的表面(110)的預(yù)成膜區(qū)域(27，54，66)，其中該表面具有小于大約30度的與霧化液體的有效接觸角。2.霧化器(12)，包含預(yù)成膜區(qū)域(27,54,66);和位于預(yù)成膜區(qū)域末端并構(gòu)造成在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的唇部(29，71，67)，其中該唇部包含潤濕表面(110，210,452,462)和非潤濕表面(110,210,454,464)的交替圖案，其中非潤濕表面包含大于90度的與液體的有效接觸角，且潤濕表面包含小于90度的與液體的4妄觸角。3.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的霧化器(12),其中該表面包含表面能改性涂層(112)。4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的霧化器(12),其中該表面能改性涂層(112)包含陶瓷材料、親水聚合材料、或包含前述材料中的至少一種的組合；其中陶瓷材料包含氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鋅、釔穩(wěn)定的氧化鋯、鋁酸鎂尖晶石、氮化鋁、氮化鎵、碳化硅、碳化鴒鈷鉻、或包含上述至少一種的組合。5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的霧化器(12),其中該表面包含結(jié)構(gòu)化圖案，其中該結(jié)構(gòu)化圖案包含多個(gè)具有高度(h)、寬度(a)和間距(b)的表面特征(120,212),其中b比a的比率(b/a)小于或等于8，且其中多個(gè)表面特征具有小于大約30度的與霧化液體的有效接觸角。6.權(quán)利要求2的霧化器(12),其中潤濕表面(452,462)和非潤濕表面(454,464)中的所選之一或兩者包含結(jié)構(gòu)化圖案，其中該結(jié)構(gòu)化圖案包含多個(gè)具有高度(h)、寬度(a)和間距(b)的表面特征(120，212)，其中b比a的比率(b/a)小于或等于8;且其中多個(gè)特征包含多個(gè)柱體和多個(gè)孔隙中的所選之一或兩者，其中多個(gè)柱體突起超出表面且多個(gè)孔隙位于表面上，且其中寬度(a)小于大約100微米，且高寬比(h/a)大于大約0.25。7.權(quán)利要求2的霧化器(12),其中潤濕表面(110,210)包含表面能改性涂層(112),其中該層包含陶瓷材料、親水聚合物材料、或包含前述材料中的至少一種的組合；其中陶瓷材料包含氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鋅、釔穩(wěn)定的氧化鋯、鋁酸鎂尖晶石、氮化鋁、氮化鎵、碳化硅、碳化鎢鈷鉻、或包含上述至少一種的組合。8.權(quán)利要求2的霧化器(12)，其中非潤濕表面(110,112)包含表面能改性層(112),其中該層包含選自陶瓷、聚合材料、氟化材料、金屬間化合物和復(fù)合材料中的至少一種材料，其中陶瓷包含金剛石類碳、氟化金剛石類碳、氧化鉭、碳化鈦、氮化鈦、氮化鉻、氮化硼、碳化鉻、碳化鉬、碳氮化鈦、化學(xué)鍍鎳(electrolessnickel)、氮化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、或包含上述至少一種的組合；其中金屬間化合物包含鋁化鎳、鋁化鈦、或包含上述至少一種的組合，且其中聚合材料包含聚四氟乙烯、氟代丙烯酸酯、fluoroeurathane、氟硅氧烷、氟硅烷、改性碳酸酯、有機(jī)硅、或包含上述至少一種的組合。9.權(quán)利要求2的霧化器(12)，其中潤濕表面(452,462)包含結(jié)構(gòu)化圖案，其中該結(jié)構(gòu)化圖案包含多個(gè)具有高度(h)、寬度(a)和間距(b)的表面特征(120,212)，其中b比a的比率(b/a)小于或等于8，且其中多個(gè)表面特征具有小于大約30度的與液體的有效接觸角。10.權(quán)利要求2的霧化器(12),其中非潤濕表面(454,464)包含結(jié)構(gòu)化圖案，其中該結(jié)構(gòu)化圖案包含多個(gè)具有高度(h)、寬度(a)和間距(b)的表面特征(120,212)，其中b比a的比率(b/a)小于或等于8，且其中多個(gè)表面特征具有大于大約120度的與霧化液體的有效接觸角。全文摘要用于霧化的表面處理和涂布。霧化器(12)，包含預(yù)成膜區(qū)域(27，54，66)和位于預(yù)成膜區(qū)域末端并構(gòu)造成在液體薄膜中制造流體力學(xué)不穩(wěn)定的唇部(29，71，67)，其中該唇部包含潤濕(110，210，452，462)和非潤濕表面(110，210，454，464)的交替圖案，其中非潤濕表面包含大于90度的與液體的接觸角，且潤濕表面包含小于90度的與液體的接觸角。文檔編號B05B15/00GK101579666SQ20091014086公開日2009年11月18日申請日期2009年5月14日優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日發(fā)明者G·D·邁爾斯,J·S·戈德米爾,K·K·瓦拉納西,N·巴特申請人:通用電氣公司