JP7019293B2 - 耐久性を向上させた液体含浸表面 - Google Patents

Description

（関連出願に対する相互参照）
[0001] 本出願は、２０１３年３月１５日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ－Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ」と題する米国仮特許出願第６１／７９４，４９３号の優先権及び利益を主張する。この開示は引用により全体が本願にも含まれるものとする。

[0002] 本明細書に記載する実施形態は、一般に、耐久性を向上させた液体含浸表面を生成するためのデバイス、システム、及び方法に関する。

[0003] ここ１０年間でのミクロ／ナノ加工表面の出現により、熱流体科学において多種多様な物理現象を強化するための新しい技法が開発されている。例えば、ミクロ／ナノ表面テクスチャの使用によって提供されている非濡れ性表面（ｎｏｎ－ｗｅｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）は、低い粘性抵抗、氷及び他の材料に対する付着の低減、自己洗浄性、及び撥水性を達成することができる。こういった進歩は概して、固体表面と隣接する液体との接触が低減すること（すなわち濡れの低減）から得られる。

[0004] 対象となる非濡れ性表面の１つのタイプに超疎水性表面がある。一般に超疎水性表面は、疎水性コーティング等、本質的に疎水性の表面におけるミクロ／ナノスケールの粗さを含んでいる。超疎水性表面は、空気にさらされる小滴下の表面積の割合を高くすることができるミクロ／ナノ表面テクスチャ内の空気－水界面によって、水との接触に抵抗する。

[0005] 既存の非濡れ性表面（例えば超疎水性表面、超疎油性（ｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ）表面、及び超疎金属性（ｍｅｔａｌｌｏｐｈｏｂｉｃ）表面）の１つの欠点は、表面の非濡れ性の能力を消失させる突き刺し（ｉｍｐａｌｅｍｅｎｔ）が生じやすいことである。突き刺しが発生するのは、衝突する液体（例えば液体の小滴又は液体の流れ）が、表面テクスチャ内に閉じ込められた空気と置き換わる時である。突き刺しを防止するための従来の取り組みは、表面テクスチャ寸法をミクロスケールからナノスケールへ縮小することに焦点を当てている。

[0006] 既存の非濡れ性表面に伴う別の欠点は、氷の形成及び付着が生じやすいことである。例えば既存の超疎水性表面上に霜が形成された場合、表面は親水性になる。凍結条件のもとでは、水滴が表面にくっついて、氷が堆積することがある。この氷は表面のテクスチャと噛み合うことがあるので、除去することは困難であり得る。同様に、これらの表面が、例えば脱塩又は油及びガスの用途におけるように、塩で飽和した溶液に露呈されると、表面上にスケールが形成され、結果として機能性が損なわれる。既存の非濡れ性表面における同様の制限には、表面上での水和物の形成、及び他の有機堆積物又は無機堆積物の形成に伴う問題が含まれる。

[0007] 従って、いっそう強固な非濡れ性表面が必要とされている。特に、耐久性が高く、繰り返し使用した後でも超疎水性を維持することができる非濡れ性表面が必要とされている。

[0008] 本明細書に記載する実施形態は、一般に、耐久性を向上させた液体含浸表面を生成するためのデバイス、システム、及び方法に関する。いくつかの実施形態において、液体含浸表面は第１の転落角（ｒｏｌｌ－ｏｆｆ ａｎｇｌｅ）を有する第１の表面を含む。第１の表面上に複数の固体フィーチャを配置し、複数の固体フィーチャ間に複数の格子間領域を画定する。格子間領域に含浸液を配置する。格子間領域は、毛管力によって含浸液が格子間領域に保持されるような寸法及び構成である。格子間領域に配置された含浸液は、第１の転落角より小さい第２の転落角を有する第２の表面を画定する。装置は、格子間領域に含浸液を移送するように構成された液体送出機構を含む。

[0009] 一実施形態に従った、液体含浸表面及び液体送出機構を含む装置の概略図である。 [0010] 表面上の液体小滴の概略図を示し、臨界接触角を示す。 [0010] 表面を傾けた場合の液体小滴の前進接触角及び後退接触角を示す。 [0011] 一実施形態に従った、半固体フィーチャを有する表面の概略図である。 [0012] 一実施形態に従った、階層半固体フィーチャを有する表面の概略図である。 [0013] 部分的に含浸液に含浸された図３の表面の概略図である。 [0014] 図３の液体含浸表面の矢印Ａにより示される領域の拡大図である。 [0015] ａは一実施形態に従った、液体含浸表面上に置かれた液体小滴の概略図である。ｂは一実施形態に従った、液体含浸表面上に置かれた液体小滴の概略図である。ｃは液体含浸表面上の水滴の写真を示す。ｄは液体含浸表面上の水滴の写真を示す。ｅはレーザ共焦点顕微鏡画像である。ｆはレーザ共焦点顕微鏡画像である。ｉは一実施形態に従った液体含浸表面のＥＳＥＭ画像である。ｊは一実施形態に従った液体含浸表面のＥＳＥＭ画像である。 [0016] 液体含浸表面の様々な熱力学的状態の概略図及び対応する式を示す。 [0017] 液体含浸表面の様々な状態の熱力学的状態マップを示す。 [0018] ａは異なる液体含浸表面の測定された転落角のグラフを示す。ｂは固体フィーチャを有する液体含浸表面のＳＥＭ画像を示す。ｃは階層固体フィーチャを有する液体含浸表面のＳＥＭ画像を示す。ｄはａの液体含浸表面の関連するピンニング力の関数として、転落時のスケーリングした重力の無次元グラフを示す。 [0019] ａは基板傾斜角の関数として、水滴の測定された速度を示す。ｂは液体含浸表面上で動く水滴の概略図を示し、本明細書に記載するスケーリングモデルで検討する様々なパラメータを示す。ｃは液体含浸表面上で転がる水滴内で連行される（ｅｎｔｒａｉｎ）コーヒー粒子の軌道を示す。ｄは本明細書に記載するモデルから得た無次元グラフを示す。 [0020] 一実施形態に従った液体含浸表面を示す。 [0021] 一実施形態に従った、貯蔵槽に流体結合された液体含浸表面を示す。 [0021] 一実施形態に従った、貯蔵槽に流体結合された液体含浸表面を示す。 [0022] 一実施形態に従った、多相液を含むコンテナに含まれる液体含浸表面を示す。 [0023] 液体含浸表面を有するパイプ及びこのパイプの周りに配置された被覆を含み、パイプと被覆との間に補充的な含浸液の容積を収容するための貯蔵槽が形成された装置の側断面図を示す。 [0023] 図１５Ａに示した線１５Ｂ－１５Ｂに沿った装置の前断面図を示す。 [0024] 液体含浸表面を有するパイプ及びこのパイプの貫通孔部の周りに配置されたＴ字管（ｔｅｅ）を含み、パイプとＴ字管との間に補充的な含浸液の容積を収容するための貯蔵槽が形成された装置の側断面図を示す。 [0025] 一実施形態に従った、スポンジを含む液体送出機構を示す。 [0026] 一実施形態に従った、第１の構成における含浸液貯蔵槽及び変形可能表面を含むコンテナを示す。 [0026] 第２の構成における図１８Ａのコンテナを示す。 [0027] 一実施形態に従った、液体含浸表面を形成するための方法を例示するフローチャートを示す。 [0028] 蜜蝋粒子をスプレーコーティングしたＰＥＴ表面のＳＥＭ画像を示す。 [0028] 図２０Ａに示す表面の一部の拡大ＳＥＭ画像を示す。 [0029] 酸でエッチングして階層固体フィーチャを形成したアルミニウム表面のＳＥＭ画像を示す。 [0029] 図２１Ａに示すアルミニウム表面の一部の拡大ＳＥＭ画像を示し、表面上に形成された階層ナノフィーチャを示す。 [0030] サンドブラストを行って固体フィーチャを形成したステンレス鋼表面のＳＥＭ画像を示す。 [0030] 図２２Ａに示すアルミニウム表面の一部の拡大ＳＥＭ画像を示す。 [0031] ａは含浸液として１００ｃＳｔシリコンオイルを含む第１の液体含浸表面上での水滴の凝結を示す。ｂは第１の液体含浸表面の一部の拡大図を示す。ｃは含浸液として１０ｃＳｔシリコーンオイルを含む第２の液体含浸表面上での水滴の凝結を示す。 [0032] 液体含浸表面を有するパイプ及びこのパイプの貫通孔部に結合されたＴ字管を含み、パイプとＴ字管との間に補充的な含浸液を収容するための貯蔵槽が形成された例示的な装置の光学像を示す。 [0032] 液体含浸表面を有するパイプ及びこのパイプの貫通孔部に結合されたＴ字管を含み、パイプとＴ字管との間に補充的な含浸液を収容するための貯蔵槽が形成された例示的な装置の光学像を示す。 [0033] 液体含浸表面も貯蔵槽も含まない第２のパイプ、液体含浸表面を含むが貯蔵槽は含まない第３のパイプ、液体含浸表面は含まないが含浸液の貯蔵槽を含む第４のパイプを通る接触液の流量と比較した、図２４及び図２５に示すパイプを通る接触液の流量のグラフを示す。

[0034] 設計された化学的性質と粗さを有する既知の表面には、多種多様な商業用途及び技術的用途において極めて有用であり得る顕著な非濡れ性（疎水性）の特性を有するものがある。疎水性表面の中には自然界から着想を得たものがある。例えばハスは、表面のミクロテキスチャ又はナノテクスチャ内に閉じ込められエアポケットを含み、これによって疎水性表面上に置かれる接触液（例えば水又は他のいずれかの水性液体）の接触角が大きくなる。これらのエアポケットが安定している限り、表面は疎水性挙動を示し続ける。しかしながら、エアポケットを含むこのような既知の疎水性表面には、例えば以下を含むいくつかの制限がある。ｉ）エアポケットは外部の濡れ圧力によって崩壊する可能性がある。ｉｉ）エアポケットは周囲の液体内に拡散する可能性がある。ｉｉｉ）テクスチャが損傷を受けると表面は強固さを失う可能性がある。ｉｖ）特別なテクスチャ設計が実施されない限り、エアポケットは表面張力の小さい液体に置き換わることがある。ｖ）テクスチャ全体にわたってナノスケールで形成され得る凝結又は霜の核が、濡れ特性を完全に変えてテクスチャ表面を高度に濡れ性とする可能性がある。

[0035] また、非濡れ性表面は、基板上に液体含浸表面を配置することによっても形成可能である。このような液体含浸表面は、いかなる液体に対しても非濡れ性すなわちオムニフォビック（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ：全てをはじく）（例えば超疎水性、超疎油性、又は超疎金属性）とすることができ、氷及び霜を形成しにくいように構成可能であり、耐久性を高くすることができる。液体含浸表面は、例えばパイプ、コンテナ、又は容器の内面等、いかなる基板の上にも配置することができ、例えば食品、薬品、一般市販薬、栄養補助食品、健康及び美容製品、工業用油脂、インク、ビチューメン、セメント、接着剤、有害廃棄物、消費者製品、又は他のいずれかの製品等、多種多様な製品に非濡れ性表面を提供して、液体含浸表面上での製品の排出、分離、又は他の方法での移動を極めて容易に行い得るように構成可能である。

[0036] 本明細書に記載する液体含浸表面は、格子間領域を画定する固体フィーチャのマトリックスを含む粗い表面内に含浸された含浸液を含み、格子間領域が含浸液ポケットを含むようになっている。含浸液は、固体表面を優先的に濡らし、強い毛管力でミクロ－ナノテクスチャ表面に付着し、接触液が極めて大きい前進接触角及び極めて小さい転落角（例えば約１度の転落角及び約１００度を超える接触角）を有するように構成されている。これによって接触液は液体含浸表面上で極めて容易に移動することができる。従って、本明細書に記載する液体含浸表面は、従来の超疎水性表面より優れたいくつかの顕著な利点を提供する。これらの利点には以下が含まれる。ｉ）液体含浸表面は製品に対するヒステリシスが小さい。ｉｉ）このような液体含浸表面は自己洗浄特性を含むことができる。ｉｉｉ）大きい落下衝撃圧力に耐えることができる（すなわち耐摩耗性である）。ｉｖ）損傷を受けた時に毛管現象によって自己回復することができる。ｖ）半固体、スラリー、混合物、及び／又は非ニュートン性流体等の多種多様な接触液をはじくことができる。例としては、水、食用の液体又は配合物（例えばケチャップ（ｋｅｔｃｈｕｐ、ｃａｔｓｕｐ）、マスタード、マヨネーズ、シロップ、ハチミツ、ゼリー等）、環境流体（例えば下水、雨水）、体液（例えば尿、血液、糞便）、又は他のいずれかの流体（例えば整髪用ジェル、練り歯磨き粉）がある。ｖｉ）氷の形成を低減することができる。ｖｉｉ）凝結を強化する。ｖｉｉｉ）離型を可能とする。ｉｘ）腐食を防ぐ。ｘ）氷又はガス水和物の付着を低減する。ｘｉ）塩又は鉱物の堆積物からのスケール形成を防ぐ。ｘｉｉ）生物付着を低減する。ｘｉｉｉ）凝結を強化する。液体含浸表面、液体含浸表面を作成する方法、及びその使用の例は、２０１２年８月１６日に出願された「Ｌｉｑｕｉｄ－Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ， Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ， ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」と題する米国特許第８，５７４，７０４号に記載されている。その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。表面上に固体フィーチャを形成するために用いる材料、含浸液、及び食用接触液を伴う使用の例は、２０１３年９月１７日に発行された「Ｓｅｌｆ－Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ Ｆｏｏｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ」と題する米国特許第８，５３５，７７９号に記載されている。その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。無毒性の液体含浸表面の例は、２０１３年９月１６日に出願された「Ｎｏｎ－ｔｏｘｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ－Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」と題する米国仮出願第６１／８７８，４８１号（「４８１号出願」）に記載されている。その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。

[0037] 場合によっては、液体含浸表面に含まれる含浸液は、液体含浸表面に含まれる固体フィーチャにより画定された格子間領域内から移動することがある。例えば、液体含浸表面上を流れるバルク流体（例えば非ニュートン性流体）のせん断力が、液体含浸表面から含浸液をせん断する可能性がある。これによって、含浸液が徐々に失われ、液体含浸表面の非濡れ性能が低下する恐れがある。

[0038] 本明細書に記載する液体含浸表面の実施形態は、液体含浸表面に含浸液の補充的な供給を与えるように構成された物品（ａｒｔｉｃｌｅ）、システム、及び方法を含む。これにより、液体含浸表面から失われた含浸液の容積を新しい含浸液で置換して、確実に液体含浸表面の非濡れ特性を維持することが可能となる。このため、本明細書に記載する液体含浸表面は、耐久性の向上と長寿命を得ることができる。本明細書に記載する液体含浸表面は、例えばプロセスチューブ、パイプ、導管、容器、多目的コンテナ、又は他のいずれかの物品もしくはコンテナ等、長期間にわたって連続的な液体流又は反復的な液体流が要求されるシステムで用いることができる。

[0039] いくつかの実施形態において、液体含浸表面は、第１の転落角を有する第１の表面を含む。第１の表面上に複数の固体フィーチャが配置されて、複数の固体フィーチャ間に格子間領域を画定する。格子間領域に含浸液が配置されている。格子間領域は、毛管現象によって含浸液が格子間領域に保持されるような寸法及び構成である。格子間領域に配置された含浸液は、第１の転落角より小さい第２の転落角を有する第２の表面を画定する。装置は、格子間領域に含浸液を移送するように構成された液体送出機構も含む。

[0040] いくつかの実施形態では、第１の表面、第２の表面、及び第１の表面から第２の表面まで延在する複数の細孔を有する第１の基板を含むことができる。装置は、第２の表面から離間した第２の基板も含み、第１の基板の第２の表面と第２の基板とが内部領域を画定する。第１の基板の第１の表面上に複数の固体フィーチャが配置され、複数の固体フィーチャがこれらの複数の固体フィーチャ間に格子間領域を画定する。格子間領域に含浸液が配置されている。格子間領域は、毛管現象によって含浸液で含浸されたままとなるような寸法及び構成である。第１の基板の第１の表面及び第２の基板によって画定された内部領域に、供給対象の含浸液を配置し、１つ以上の細孔によって格子間領域に流体結合して、含浸液が１つ以上の細孔を通って内部領域から格子間領域に流入できるようにする。

[0041] いくつかの実施形態では、装置は、内面及び外面を有するコンテナを含むことができ、内面及び外面が液体を収容するように構成された内部領域を画定する。コンテナの内面上に複数の固体フィーチャが配置され、複数の固体フィーチャがこれらの複数のフィーチャ間に格子間領域を画定する。格子間領域に含浸液が配置されている。格子間領域は、毛管力によって含浸液を格子間領域に保持するような寸法及び構成である。内部領域に液体混合物が配置され、格子間領域に含浸する含浸液に接触している。液体混合物は、格子間領域に含浸液を供給可能であるように含浸液を含んでいる。いくつかの実施形態では、液体混合物は多相液である。いくつかの実施形態では、液体混合物は、装置の温度が第１の温度から第２の温度に上がった場合に液体混合物が不安定となって２つの別個のバルク相に分離するような配合である。いくつかの実施形態では、内面は第１の転落角を有することができ、格子間領域に配置された含浸液は第１の転落角より小さい第２の転落角を有する接触表面を画定する。いくつかの実施形態では、液体混合物は、第１の転落角より小さい第２の転落角を維持するように含浸液を格子間領域に供給するような配合である。

[0042] いくつかの実施形態では、液体含浸表面を形成する方法は、第１の転落角を有する第１の表面上に複数の固体フィーチャを配置することを含む。第１の表面に含浸液を塗布することで、含浸液が複数の固体フィーチャ間の格子間領域を充填すると共に第１の転落角より小さい第２の転落角を有する第２の表面を形成する。方法は更に、第１の転落角より小さい第２の転落角を維持するように含浸液を再塗布することを含む。いくつかの実施形態では、含浸液は、格子間領域に配置された含浸液に接触している多相液から塗布することができる。いくつかの実施形態では、含浸液は、格子間領域に流体連通している液体送出機構から再塗布される。いくつかの実施形態では、液体送出機構は、毛管作用、圧力差、温度差、濃度勾配、及び／又は表面張力勾配の少なくとも１つによって格子間領域に流体連通している。

[0043] 本明細書において用いる場合、「約」及び「ほぼ」という言葉は概ね、言及した値のプラス又はマイナス１０％を意味する。例えば、約２５０μｍは２２５μｍから２７５μｍを含み、約１，０００μｍは９００μｍから１，１００μｍを含む。

[0044] 本明細書において用いる場合、「接触液」、「バルク材料」、及び「製品」という言葉は、固体又は流れる液体、例えば非ニュートン性流体、ビンガム流体、高粘性流体、又はチキソトロピー流体を指し示すように交換可能に用いられ、特に明記しない限り液体含浸表面に接触している。

[0045] 図１は、液体含浸表面１００及び液体送出機構１１４を含む装置１０の概略ブロック図を示す。液体含浸表面は、表面１１０、複数の固体フィーチャ１１２、及び含浸液１２０を含む。含浸液１２０は、複数の固体フィーチャ１１２により画定される格子間領域に含浸される。液体含浸表面は接触液ＣＬに接触しており、接触液ＣＬが液体含浸表面１００上で容易に移動できるようになっている。液体送出機構１１４は、本明細書に記載するように、含浸液を格子間領域に移送するように構成されている。

[0046] 表面１１０は、接触液に接触するように構成されたいずれかの表面とすればよい。例えばいくつかの実施形態では、表面１１０はコンテナの内面とすることができ、例えば接触液ＣＬ（例えば消費者製品、洗濯用洗剤、咳止めシロップ、食用接触液、工業用液体、又は本明細書に記載される他のいずれかの接触液）の転落角のような第１の転落角を有することができる。表面１１０は、例えばプリズムコンテナの内面、シリコンウェーハ、ガラスウェーハ、テーブル上面、壁、フロントガラス、スキー用ゴーグルのスクリーンのように平坦な表面とするか、又は、例えばコンテナ（例えば飲料用コンテナ）、プロペラ、パイプ、もしくは円形、長方形、矩形、楕円形、長円、他の曲線形状のコンテナの内面のように曲線状の表面とすることができる。

[0047] いくつかの実施形態では、表面１１０はコンテナの内面とすることができる。コンテナは、例えばチューブ、ボトル、ビン、フラスコ、型、壺、桶、カップ、キャップ、コップ、ピッチャー、樽、大箱、トートバッグ、タンク、小樽、桶、注射器、スズ製の容器、小袋、内張りの箱、ホース、シリンダ、及び缶等のいずれかの適切なコンテナを含み得る。このような実施形態において、コンテナは、ほぼ全ての所望の形状に構築することができる。コンテナは剛性又は可撓性の材料で構築することができる。コンテナを形成するために、ホイル内張り又はポリマー内張りのボール紙又は紙の箱も使用可能である。いくつかの実施形態では、表面１１０は、ホース、パイピング、導管、ノズル、注射器の針、分注チップ、蓋、ポンプの表面、及びその他の、接触液ＣＬの収容、輸送、又は分注のための表面を含み得る。表面１１０は、例えばプラスチック、ガラス、金属、合金、セラミック、コーティングした繊維、他のいずれかの材料、又はそれらの組み合わせを含むいずれかの適切な材料から形成することができる。適切な表面は、例えば、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ワックス、フッ素化ワックス、天然ワックス、シリコニルワックス、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリプロピレンカーボネート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリウレタン、グラフェン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ペルフルオロアルコキシテトラフルオロエチレンコポリマー（ＰＦＡ）、ペルフルオロメチルビニルエーテルコポリマー（ＭＦＡ）、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、エチレン－テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡｃ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、Ｔｅｃｎｏｆｌｏｎセルロースアセテート、ポリ（アクリル酸）、ポリ（プロピレンオキサイド）、Ｄソルビトール、エリトリトール、キシリトール、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、及びポリカーボネートを含むことができる。

[0048] 表面１１０上に複数の固体フィーチャ１１２を配置して、複数の固体フィーチャ１１２がそれらの間に格子間領域を画定するようになっている。いくつかの実施形態において、固体フィーチャ１１２は、柱、球体、ミクロ／ナノ針、ナノレベルの芝生（ｎａｎｏｇｒａｓｓ）、細孔、くぼみ、相互接続された細孔、相互接続されたくぼみ、又はその他の、ミクロ及び／又はナノ表面粗さを提供するいずれかのランダムな幾何学的形状とすることができる。いくつかの実施形態では、固体フィーチャの高さは約１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、約１ｍｍまでとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得るか、又は、含浸液１２０を受容するための他のいずれかの適切な高さとすることも可能である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の高さは約１μｍ未満であり得る。例えばいくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の高さは約１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、又は約１，０００ｎｍとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。更に、固体フィーチャ１１２の高さは、例えば実質的に均一としてもよい。いくつかの実施形態では、固体フィーチャのウェンツェル粗度（ｗｅｎｚｅｌ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）「ｒ」は、約１．０１、１．０５、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．５、３、５、又は約１０より大きい値であり得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の格子間間隔は、例えば約１μｍから１００μｍまで、又は約１ｎｍから約１μｍまでの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、テクスチャ表面１１０は、例えばミクロスケールのフィーチャが更にナノスケールのフィーチャを含む階層フィーチャを有してもよい。いくつかの実施形態では、表面１１０は等方性とすることができる。いくつかの実施形態では、表面１１０は異方性とすることができる。

[0049] 固体フィーチャ１１２は、いずれかの適切なプロセスを用いて表面１１０上に配置すればよい。例えばいくつかの実施形態では、トップダウン製造プロセスを用いて表面１１０上に固体フィーチャ１１２を形成することができる。例えばミクロ及び／又はナノリソグラフィ（例えばフォトリソグラフィ、ＳＵ－８マスク、ナノインプリンティング、ハードマスキング、シャドーフォトリソグラフィ等）を用いて、例えばシリコン、ガラス、クロム、金、ＰＤＭＳ、パリレン、又は他のいずれかの適切な表面のような表面１１０上に固体フィーチャ１１２を画定することができる。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２のフィーチャとしてミクロ及び／又はナノパターンを使用可能である。いくつかの実施形態では、ミクロ及び／又はナノパターンをマスクとして用いて、表面１１０を更にエッチングすることができる。このエッチングは、例えば湿式化学エッチング（例えば緩衝フッ化水素酸、金エッチャント、クロムエッチャントを用いる）、又は乾式エッチング（例えば反応性イオンエッチング、ディープ反応性イオンエッチング、ＳＦ_６エッチング、電子ビームリソグラフィ、プラズマビームリソグラフィ等））である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）、スパッタリング、電子ビーム堆積、化学気相成長、プラズマエンハンス化学気相成長等を用いて、表面上にその場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）成長させることができる。

[0050] いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、コンテナ（例えば本明細書に記載するコンテナのいずれか）の内面に配置することができ、又は表面自体と一体化させることも可能である（例えば、ポリカーボネート製ボトルのテクスチャをポリカーボネートで作成すればよい）。いくつかの実施形態において、固体フィーチャ１１２は粒子の集合又はコーティングで形成することができる。それらは、限定ではないが、不溶性繊維（例えば精製した木材セルロース、微結晶性セルロース、及び／又はオートブラン繊維）、ワックス（例えばカルナウバ蝋、木蝋、蜜蝋、キャンデリア蝋、米ぬか蝋）、セラック、フッ素化ワックス、シリコニルワックス、他の多糖、フラクト－オリゴ糖、金属酸化物、モンタン蝋、褐炭及び泥炭、オゾケライト、セレシン、ビチューメン、ワセリン、パラフィン、微結晶性ワックス、ラノリン、金属又はアルカリのエステル、ココナッツの粉、アーモンド、ジャガイモ、コムギ、パルプ、デキストリン、セルロースエーテル（例えばヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロオキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース）、酸化鉄、酸化第一鉄、シリカ、粘土鉱物、ベントナイト、パリゴルスカイト、カオリナイト、バーミキュライト、リン灰石、グラファイト、二硫化モリブデン、マイカ、窒化ホウ素、ギ酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、寒天、ゼラチン、ペクチン、グルテン、でんぷんアルギン酸塩、カラギーナン、乳清、及び／又は本明細書に記載する他のいずれかの食用固体粒子、又はそれらのいずれかの組み合わせを含む。

[0051] いくつかの実施形態では、例えば表面１１０に対する固体フィーチャ１１２の付着を強化するため、又は固体フィーチャ１１２及び／又は表面１１０に対する含浸液１２０の付着を強化するために、表面１１０及び／又は固体フィーチャ１１２の表面エネルギを変更することができる。このような表面改質プロセスは、例えばスパッタコーティング、シラン処理、フッ素重合体処理、陽極酸化処理、パッシベーション、化学気相成長、物理気相成長、酸素プラズマ処理、電気アーク処理、熱処理、他のいずれかの適切な表面化学改質プロセス、又はそれらの組み合わせを含み得る。

[0052] いくつかの実施形態では、表面１１０（例えばポリカーボネート）を溶剤（例えばアセトン）に露呈することで、固体フィーチャ１１２を配置することができる。例えば溶剤は、結晶化を誘発することによりテクスチャを付与することができる（例えば、ポリカーボネートはアセトンに露呈されると再結晶化し得る）。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２を配置するために、溶解、エッチング、溶融、反応、処理、泡もしくは通気（ａｅｒａｔｅｄ）溶液のスプレー、例えば紫外線（ＵＶ）光又はマイクロ波等の電磁波に対する表面の露呈、又は表面の一部の蒸発により、複数の固体フィーチャ１１２を含む、テクスチャ形成された、多孔性の、及び／又は粗い表面を残せばよい。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２を画定するには、機械的粗化（例えば研磨剤を用いた回転（ｔｕｍｂｌｉｎｇ）、サンドブラスト、サンディング）、スプレーコーティング又はポリマースピニング、プラズマスプレー、溶射、溶液からの粒子堆積（例えば１層ずつの堆積、表面に接触する液体／粒子懸濁液からの液体の蒸発）、及び／又は泡、又は泡形成材料（例えばポリウレタンフォーム）の押し出し成形又はブロー成形を行えばよい。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の形成は、溶液からポリマーを堆積すること（例えばポリマーは粗い、多孔性の、又はテクスチャ形成された表面を形成する）、冷却時に膨張する材料の押し出し成形又はブロー成形を行ってしわのある表面を残すこと、及び、張力又は圧縮を加えた表面上に材料層を塗布した後に下の表面の張力又は圧縮を緩めることでテクスチャ表面を得ること、によって実行することも可能である。

[0053] いくつかの実施形態において、固体フィーチャ１１２は例えば、表面１１０上で異なるサイズの細孔を含む及び／又は自己組織化する表面上の材料層を形成可能である多孔性媒体のような材料を表面上に配置することで形成することができる。例えばいくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２はポリマーの非溶剤誘起の相分離によって配置され、スポンジ状の多孔性構造が得られる。これは、例えばポリスルホン、ポリ（ビニルピロリドン）の溶液を含むことができる。ＤＭＡｃを基板上に与え、次いで水の槽に浸せばよい。水に浸すと、溶剤及び非溶剤が交換し、ポリスルホンが析出して硬化する。材料を表面１１０上に配置するには、例えばスプレーコーティング、液浸（ディップ）コーティング、気相成長、注入、及び／又はテクスチャ表面１１０の形成に適した他のいずれかの方法等、いずれかの適切な方法を用いればよい。

[0054] 固体フィーチャ１１２は、例えば柱、柱状のもの、球体、ナノ針、細孔、くぼみ、相互接続された細孔、溝、ひだ、突起、尖端、相互接続されたくぼみ、隆起、小山、粒子、粒子凝集、又はミクロ及び／又はナノ表面粗さを与える他のいずれかのランダムな幾何学的形状等のミクロスケールのフィーチャを含み得る。いくつかの実施形態において、固体フィーチャ１１２は、表面上にランダムに又は均一に分散することができるミクロスケール又はナノスケールの寸法を有する粒子を含み得る。固体フィーチャ１１２間の特徴的な間隔は、約１ｍｍ、約９００μｍ、約８００μｍ、約７００μｍ、約６００μｍ、約５００μｍ、約４００μｍ、約３００μｍ、約２００μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１０μｍ、約５μｍ、１μｍ、又は１００ｎｍ、約９０ｎｍ、約８０ｎｍ、約７０ｎｍ、約６０ｎｍ、約５０ｎｍ、約４０ｎｍ、約３０ｎｍ、約２０ｎｍ、約１０ｎｍ、又は約１ｎｍであり得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２間の特徴的な間隔は、約１００μｍから約１００ｎｍ、約３０μｍから約１μｍ、又は約１０μｍから約１μｍの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２間の特徴的な間隔は、約１００μｍから約８０μｍ、約８０μｍから約５０μｍ、約５０μｍから約３０μｍ、約３０μｍから約１０μｍ、約１０μｍから約１μｍ、約１μｍから約９０ｎｍ、約９０ｎｍから約７０ｎｍ、約７０ｎｍから約５０ｎｍ、約５０ｎｍから約３０ｎｍ、約３０ｎｍから約１０ｎｍ、又は約１０ｎｍから約１ｎｍの範囲内とすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。

[0055] いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２、例えば固体粒子の平均寸法は、約２００μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１０μｍ、約５μｍ、１μｍ、約１００ｎｍ、約９０ｎｍ、約８０ｎｍ、約７０ｎｍ、約６０ｎｍ、約５０ｎｍ、約４０ｎｍ、約３０ｎｍ、約２０ｎｍ、約１０ｎｍ、又は約１ｎｍであり得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の平均寸法は、約１００μｍから約１００ｎｍ、約３０μｍから約１０μｍ、又は約２０μｍから約１μｍの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の平均寸法は、約１００μｍから約８０μｍ、約８０μｍから約５０μｍ、約５０μｍから約３０μｍ、又は約３０μｍから約１０μｍ、又は約１０μｍから約１μｍ、約１μｍから約９０ｎｍ、約９０ｎｍから約７０ｎｍ、約７０ｎｍから約５０ｎｍ、約５０ｎｍから約３０ｎｍ、約３０ｎｍから約１０ｎｍ、又は約１０ｎｍから約１ｎｍの範囲内とすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２の高さは実質的に均一としてもよい。いくつかの実施形態では、表面１１０は階層フィーチャを有してもよい。例えば固体フィーチャがミクロスケールのフィーチャを含み、これらのミクロスケールのフィーチャが更にこれらの上に配置されたナノスケールのフィーチャを含むことができる。

[0056] いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２（例えば粒子）は細孔とすることができる。粒子の特徴的な細孔サイズ（例えば細孔の幅又は長さ）は、約５，０００ｎｍ、約３，０００ｎｍ、約２，０００ｎｍ、約１，０００ｎｍ、約５００ｎｍ、約４００ｎｍ、約３００ｎｍ、約２００ｎｍ、約１００ｎｍ、約８０ｎｍ、約５０ｎｍ、約１０ｎｍ、又は約１ｎｍとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。いくつかの実施形態では、特徴的な細孔サイズは、約２００ｎｍから約２μｍ、又は約１０ｎｍから約１μｍの範囲内とすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。細孔サイズ、細孔の長さ、及び細孔の数を制御することによって、含浸液の流量、製品の流量、及び全体的な材料歩留まりの制御を強化することができる。

[0057] 含浸液１２０は、例えば細孔、くぼみ、又は表面１１０により画定される他のフィーチャ間空間のような複数の固体フィーチャ１１２が画定する格子間領域内に、空気を残さず含浸するように、表面１１０上に配置される。毛管現象によって表面が含浸液１２０で含浸されたままとなるように、格子間領域の寸法及び構成を設定すればよい。複数の固体フィーチャ１１２の格子間領域に配置された含浸液１２０は、第１の転落角（すなわち改質していない表面１１０の転落角）より小さい第２の転落角を画定するように構成されている。いくつかの実施形態において、含浸液１２０は、室温で約１，０００ｃＰ未満の粘度を有することができ、例えば約１ｃＰ、１０ｃＰ、２０ｃＰ、５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約１５０ｃＰ、約２００ｃＰ、約３００ｃＰ、約４００ｃＰ、約５００ｃＰ、約６００ｃＰ、約７００ｃＰ、約８００ｃＰ、約９００ｃＰ、又は約１，０００ｃＰとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。いくつかの実施形態では、含浸液１２０は約１ｃＰ未満の粘度を有することができ、例えば約０．１ｃＰ、０．２ｃＰ、０．３ｃＰ、０．４ｃＰ、０．５ｃＰ、０．６ｃＰ、０．７ｃＰ、０．８ｃＰ、０．９ｃＰ、又は約０．９９ｃＰとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。いくつかの実施形態では、含浸液１２０は、表面１１０上に配置された複数の固体フィーチャ１１２の上に少なくとも約５ｎｍの厚さの層を形成するように、固体フィーチャ１１２により画定された格子間領域を充填することができる。いくつかの実施形態では、含浸液１２０は、表面１１０上に配置された複数の固体フィーチャ１１２の上に少なくとも約１００ｎｍの厚さの層を形成する。いくつかの実施形態では、含浸液１２０は、表面１１０上に配置された複数の固体フィーチャ１１２の上に少なくとも約１μｍの厚さの層を形成する。いくつかの実施形態において、複数の固体フィーチャは、規制機関（例えば食品医薬品局（ＦＤＡ））の規則及び規定に従って、例えば０．８μｍ未満の平均粗さＲａを有し得る。

[0058] 含浸液１２０は、いずれかの適切な手段を用いて、固体フィーチャ１１２により画定された格子間空間に配置すればよい。例えば含浸液１２０は、テクスチャ表面１１０（例えばボトルの内面のテクスチャ）上に、スプレーする（例えばエアスプレー、溶射、プラズマスプレー）か、又はブラシで塗ることができる。いくつかの実施形態では、テクスチャ表面１１０を含むコンテナを充填するか又は部分的に充填することによって含浸液１２０をテクスチャ表面１１０に塗布することができる。次いで、余分な含浸液１２０をコンテナから除去する。いくつかの実施形態では、余分な含浸液１２０を除去するには、コンテナに洗浄液（例えば水、表面活性剤、酸、塩基、溶剤等）又は加熱洗浄液を加えてコンテナから余分な液体を収集又は抽出すればよい。いくつかの実施形態では、余分な含浸液を、機械的に除去する（例えば固形物又は流体により表面から押し出す）か、別の多孔性材料を用いて表面１１０から吸収するか、又は重力もしくは遠心力により除去することも可能である。いくつかの実施形態においては、液体に接触している表面１１０（例えばコンテナ）を回転させて（例えばスピンコーティングプロセス）、表面１１０上で含浸液１２０を凝結させることによって、含浸液１２０を配置することができる。いくつかの実施形態では、含浸液及び１つ以上の揮発性液体を用いて溶液を堆積し（例えば前述の方法のいずれかによって）、１つ以上の揮発性液体を蒸発させることで、含浸液１２０を塗布する。いくつかの実施形態では、固体材料を洗浄プロセスで除去し、洗浄プロセス後に再塗布してもよい。

[0059] いくつかの実施形態において、含浸液１２０は、含浸液を表面１１０に沿って拡散させるか又は押し出す拡散液を用いて塗布することができる。例えば、含浸液１２０（例えばオレイン酸エチル）及び拡散液（例えば水）をコンテナ内で合わせて撹拌すればよい。コンテナ内の流体流により、含浸液１２０は固体フィーチャ１１２に含浸する際にコンテナ周囲に広がることができる。

[0060] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００に含まれる含浸液１２０、又は例えば液体送出機構１１４から液体含浸表面に送り出された含浸液を、固体フィーチャ１１２（例えば本明細書で記載した固体フィーチャのいずれか）で飽和させて、固体フィーチャ１１２が含浸液１２０に溶解しないようにすることができる。

[0061] いくつかの実施形態において、含浸液１２０は、シリコーンオイル、ペルフルオロカーボン液体、ハロゲン化真空油、グリース、潤滑剤、（Ｋｒｙｔｏｘ １５０６又はＦｒｏｍｂｌｉｎ ０６／６等）、フッ素化冷却剤（例えば３Ｍにより製造され、ＦＣ－７０として販売されるペルフルオロトリペンチルアミン）、高温伝熱流体（例えばＧａｌｄｅｎ ＨＴ ２００又はＧａｌｄｅｎ ＨＴ ２７０、Ｎｏｖｅｃ流体等）、イオン液体、水と混和できないフッ素化イオン液体、ＰＤＭＳを含むシリコーンオイル、例えばポリフルオロシロキサン又はポリオルガノシロキサン等のフッ素化シリコーンオイル、液体金属、合成油、植物油、植物油の誘導体、モノグリセリド、ジグリセリド、又はトリグリセリド、電気－レオロジー流体、磁気－レオロジー流体、磁性流体（ｆｅｒｒｏ－ｆｌｕｉｄ）、誘電液体、鉱油、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）、フッ素化グリシン、フッ素化エーテル、又は他の合成炭化水素コオリゴマー等の炭化水素流体、例えばポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、又はペルフルオロアルカン等のフルオロカーボン液体、冷凍剤、真空油、相変化材料、半液体、ポリアルキレングリコール、飽和脂肪酸及び二塩基酸のエステル、ポリ尿素、グリース、滑液、体液、又は他のいずれかの水性流体、又は本明細書に記載する他のいずれかの含浸液を含み得る。いくつかの実施形態では、含浸液１２０はイオン液体を含むことができる。そのようなイオン含浸液は、例えばテトラクロロエチレン（ペルクロロエチレン）、フェニルイソチオシアネート（フェニルマスタードオイル）、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、ｏ－ブロモトルエン、アルファ－クロロナフタレン、アルファ－ブロモナフタレン、アセチレンテトラブロミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＢＭｉｍ）、トリブロモヒドリン（１，２，３－トリブロモプロパン）、テトラデカン、シクロヘキサン、エチレンジブロミド、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン（ジヨードメタン）、スタノラックス（ｓｔａｎｏｌａｘ）、Ｓｑｕｉｂｂの液体ワセリン、ｐ－ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、ペルクロロエチレン、ＭＣＴ油、二硫化炭素、フェニルマスタードオイル、モノヨードベンゼン、トリアセチン、クエン酸のトリグリセリド、アルファ－モノクロロ－ナフタレン、アセチレンテトラブロミド、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、ｎ－ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノレイン酸、アミルフタレート、他のいずれかのイオン液体、及びそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。

[0062] いくつかの実施形態において、液体含浸表面１００は無毒の材料を含み得る。例えば、含浸液１２０及び／又は固体１１２（例えばワックス等の固体フィーチャの形成に用いられる固体粒子）は、人及び／又は動物に対して無毒である。このため、そのような無毒の液体含浸表面は、例えば人による使用もしくは消費向けに考案された製品を収容するように構成されたコンテナの内面等の表面に配置することができる。そのような製品には、例えば食品、薬物（例えばＦＤＡに認可された薬物）、又は健康及び美容製品が含まれ得る。

[0063] いくつかの実施形態では、例えば固体表面のような液体含浸表面１００のいずれかの構成要素の処理に用いられる溶剤は、ある濃度で液体含浸表面に残留し得るので、溶剤は無毒のものを選択すればよい。残留量で無毒である溶剤の例には、エチルアセテート、エタノール、又は他のいずれかの無毒の溶剤が含まれる。

[0064] 無毒性の要件は、液体含浸表面に接触する製品の目的とする用途に応じて変動し得る。例えば、食品又は薬物に分類される製品と共に用いるように構成された液体含浸表面は、口腔粘膜のみに接触することが意図された製品（例えば練り歯磨き粉、マウスウォッシュ等）、又は例えば健康及び美容製品（例えば整髪用ジェル、シャンプー、化粧品等）等の局所的に塗布される製品に比べ、はるかに高いレベルの無毒性を有する必要がある。

[0065] いくつかの実施形態において、液体含浸表面１００が含むことができる材料は、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）に認可された直接又は間接食品添加物、ＦＤＡ認可の食品接触物質であり、食品添加物又は食品接触物質として用いるためのＦＤＡの規制上の要件を満たし、及び／又はＦＤＡ ＧＲＡＳ材料である。そのような材料の例は、「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｃｅｓｓｄａｔａ．ｆｄａ．ｇｏｖ／ｓｃｒｉｐｔｓ／ｃｄｒｈ／ｃｆｄｏｃｓ／ｃｆｃｆｒ／ｃｆｒｓｅａｒｃｈ．ｃｆｍ」に位置するＦＤＡ連邦規則集２１内で見ることができ、その全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする。いくつかの実施形態では、例えば含浸液のような液体含浸表面１００の構成要素は、コンテナ内に配置された食品の構成要素として存在し得る。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００の構成要素は、栄養補助食品又は栄養補助食品の成分を含み得る。また、液体含浸表面１００の構成要素は、ＦＤＡ認可の食品添加物又は着色添加物を含み得る。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００は、植物及び動物内に天然に存在するか又はそれらから導出された材料を含み得る。いくつかの実施形態では、食品と共に用いられる液体含浸表面１００が含んでいる固体又は含浸液は、フレーバー（ｆｌａｖｏｒ）がないか又は５００ｐｐｍ未満の高いフレーバー閾値を有し、においがないか又は高いにおい閾値を有し、及び／又は実質的に透明である。

[0066] いくつかの実施形態において、液体含浸表面１００に含まれる材料は、ＦＤＡ認可の薬物成分を含み得る。これは例えば、ＦＤＡの認可薬物のデータベース「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｃｅｓｓｄａｔａ．ｆｄａ．ｇｏｖ／ｓｃｒｉｐｔｓ／ｃｄｅｒ／ｄｒｕｇｓａｔｆｄａ／ｉｎｄｅｘ．ｃｆｍ」（この全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする）に含まれるいずれかの成分である。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００が含むことができる材料は、薬物において用いるためのＦＤＡ要件を満たすか、又はＦＤＡのＮａｔｉｏｎａｌ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｃｏｄｅ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｃｅｓｓｄａｔａ．ｆｄａ．ｇｏｖ／ｓｃｒｉｐｔｓ／ｃｄｅｒ／ｎｄｃ／ｄｅｆａｕｌｔ．ｃｆｍ」（この全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする）内に列挙されているものである。いくつかの実施形態において、材料は、ＦＤＡのデータベース「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｃｅｓｓｄａｔａ．ｆｄａ．ｇｏｖ／ｓｃｒｉｐｔｓ／ｃｄｅｒ／ｎｄｃ／ｄｅｆａｕｌｔ．ｃｆｍ」（この全体的な内容は引用により本願にも含まれるものとする）内に列挙されているような認可薬品の不活性薬物成分を含み得る。いくつかの実施形態では、材料は、食品と共に用いるように構成された液体含浸表面において使用可能な材料の要件を満たす、及び／又は栄養補助食品もしくは栄養補助食品の成分を含むいずれかの材料を含み得る。

[0067] そのような実施形態において、液体含浸表面１００は、ＦＤＡのＮａｔｉｏｎａｌ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｃｏｄｅ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙに列挙されているような、ＦＤＡに認可されＦＤＡ薬物要件を満たす材料を含むことができ、更に、健康及び美容製品で用いるためのＦＤＡ要件を満たし、連邦食品・医薬品・化粧品法（ＦＤ＆Ｃ Ａｃｔ）又は公正包装表示法（ＦＰＬＡ）に含まれるＦＤＡの法規制に合致するＦＤＡ認可の健康及び美容成分を含むことができる。

[0068] いくつかの実施形態において、液体含浸表面１００が含むことができる材料は、ＦＤＡ認可の健康及び美容成分であり、健康及び美容製品で用いるためのＦＤＡ要件を満たし、ＦＤ＆Ｃ Ａｃｔ又はＦＰＬＡに含まれるＦＤＡの法規制に合致するものである。いくつかの実施形態では、材料はフレーバー又はフレグランスを含むことができる。

[0069] いくつかの実施形態では、記載される液体含浸表面１００に含まれる材料は、フレーバーがないか又は５００ｐｐｍ未満の高いフレーバー閾値を有することができ、においがないか又は高いにおい閾値を有することができる。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００に含まれる材料は実質的に透明とすることができる。例えば固体フィーチャ１１２又は含浸液１２０は、実質的に同一か又は同様の屈折率を有するように選択すればよい。屈折率を一致させることで、これらは光学的に整合されるので光分散が低減して光透過が向上し得る。例えば、同様の屈折率を有し、クリアで透明な特性を有する材料を利用することで、実質的に透明な特徴を有する表面を形成することができる。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００に含まれる材料は、有機物であるか、又は有機的に成長させた製品から導出される。いくつかの実施形態において、含浸液１２０は１つ以上の添加物を含み得る。添加物は、例えば含浸液の粘度、蒸気圧、又は溶解度を低減させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、添加物は、液体含浸表面の化学的安定性を高めるように構成することができ、例えば、添加物は液体含浸表面の酸化を阻害するように構成された酸化防止剤とすればよい。いくつかの実施形態では、液体の凝固点を低下又は上昇させるために添加物を添加することができる。いくつかの実施形態では、添加物は、液体含浸表面内での酸素又はＣＯ_２の拡散率を低減させるように構成可能であるか、又は、例えば無毒の液体含浸表面が配置されているコンテナ内に収容された製品（例えば本明細書に記載する製品のいずれか）を保護するため、液体含浸表面が多くの紫外線（ＵＶ）光を吸収できるように構成可能である。いくつかの実施形態では、添加物は、例えばフレグナンス（例えば花、果物、植物、さわやかさ（ｆｒｅｓｈｎｅｓｓ）、香水の香り）等の意図的なにおいを与えるように構成可能である。いくつかの実施形態では、添加物は、液体含浸表面に色を与えるように構成することができ、例えば染料、又はＦＤＡ認可の着色添加物を含み得る。いくつかの実施形態では、無害の液体含浸表面は、例えばフレーバー又は保存料のように製品内に放出され得る添加物を含む。

[0070] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００のいずれかに含まれる材料は、有機物とするか、又は有機的に成長させた製品から導出することができる。例えば含浸液１２０は、多くの場合は無毒であるか又は場合によっては無毒である有機液体を含み得る。そのような有機液体は、例えば以下のクラス内に該当する材料を含み得る。脂質、植物油（例えばオリーブオイル、ライトオリーブオイル、コーンオイル、大豆油、菜種油、アマニ油（ｌｉｎｓｅｅｄ ｏｉｌ）、グレープシードオイル、アマニ油（ｆｌａｘｓｅｅｄ ｏｉｌ）、ピーナッツオイル、ベニバナ油、パーム油、ココナッツオイル、又はヒマワリ油）、脂肪、脂肪酸、植物油又は脂肪酸の誘導体、エステル、テルペン、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、アルコール、及び脂肪酸アルコール。含浸液１２０としての使用に適した植物油の例は、Ｇｕｎｓｔｏｎｅ， Ｆ．の「Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ Ｏｉｌｓ ｉｎ Ｆｏｏｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ： Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ、第２版」（Ｗｉｌｅｙ， Ｊｏｈｎ ａｎｄ Ｓｏｎｓ Ｉｎｃ．、２０１１年５月）に記載されている。この内容は全体が引用により本願にも含まれるものとする。

[0071] いくつかの実施形態では、本明細書に記載する液体含浸表面１００は、無害であり以下のクラス内に該当する有機固体及び／又は有機液体を含み得る。脂質、ワックス、脂肪、繊維、セルロース、植物油の誘導体、エステル（脂肪酸のエステル等）、テルペン、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、アルコール、脂肪酸アルコール、ケトン、アルデヒド、タンパク、砂糖、塩、ミネラル、ビタミン、炭酸塩、セラミック材料、アルカン、アルケン、アルキン、ハロゲン化アシル、炭酸塩、カルボキシル酸塩、カルボキシル酸、メトキシ、ヒドロペルオキシド、ペロキシド、エーテル、ヘミアセタール、ヘミアケタール、アセタール、ケタール、オルトエステル、オルトカルボン酸エステル、リン脂質、レシチン、他のいずれかの有機材料、又はそれらのいずれかの組み合わせ。いくつかの実施形態では、本明細書に記載する無害の液体含浸表面のいずれかが含み得る無毒の材料は、化合物を含むホウ素、リン、又は硫黄である。食品に対して安全な（ｆｏｏｄ－ｓａｆｅ）含浸液のいくつかの例としては、ＭＣＴ（中鎖脂肪酸トリグリセリド）油、オレイン酸エチル、ラウリン酸メチル、プロピレングリコールジカプリレート／ジカプレート、又は植物油、グリセリン、スクアレンがある。いくつかの実施形態では、無害の液体含浸表面のいずれも、例えばセラミック、金属、金属酸化物、シリカ、ガラス、プラスチック、他のいずれかの無機材料、又はそれらの組み合わせ等の無機材料を含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載する無害の液体含浸表面のいずれも、例えば保存料、甘味料、着色添加物、フレーバー、スパイス、フレーバー強化剤、脂肪代替物を含むことができ、更に、脂肪、栄養剤、乳化剤、表面活性剤、増量剤、洗浄剤、脱毛剤、安定剤、エマルジョン安定剤、増粘剤、フレーバー又はフレグナンス、フレーバー又はフレグナンスの成分、結合剤（ｂｉｎｄｅｒ）、テクスチャ剤、湿潤剤、ｐＨ調整剤、酸味料、発酵剤、凝固阻止剤、ふけ防止剤、抗菌剤、発汗抑制剤、抗脂漏薬、収斂剤、漂白剤、変性剤、脱毛剤、皮膚軟化剤、発泡剤、毛髪コンディショニング剤、毛髪固定剤、ヘアーウェーブ剤、吸収材、腐食防止剤、発泡防止剤、酸化防止剤、抗歯垢形成剤、静電気防止剤、結合剤（ｂｉｎｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、緩衝剤、キレート剤、化粧用着色剤、脱臭剤、もつれ防止剤（ｄｅｔａｎｇｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）乳化剤、膜形成剤、発泡促進剤、ゲル形成剤、毛髪染料、縮毛強制剤、角質溶解剤、保湿剤、口腔ケア剤、真珠光沢剤、可塑剤、加脂肪剤（ｒｅｆａｔｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、皮膚コンディショニング剤、平滑剤、鎮静剤、強壮剤、及び／又はＵＶフィルタの代替として用いられる配合物の構成要素を含み得る。

[0072] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００は、平均分子量が約１００ｇ／モルから約６００ｇ／モルの範囲内である無害の材料を含み得る。これらの材料は、「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｒｉｎｇｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｃｏｍ／ｄｏｃｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」に配置されたＳｐｒｉｎｇｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｎｄｏｌｔ－Ｂｏｒｎｓｔｅｉｎデータベース、又は「ｗｗｗ．ｍｉｔｓ．ｎｉｍｓ．ｇｏ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ＿ｅｎ．ｈｔｍｌ」に配置されたＭａｔＮａｖｉデータベースに含まれている。いくつかの実施形態において、含浸液１２０は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に分類されないように、１５０℃、又は好ましくは２５０℃より高い沸点を有し得る。いくつかの実施形態では、含浸液１２０は、製品の密度と実質的に等しい密度を有することができる。

[0073] 含浸液１２０に対する固体フィーチャ１１２（例えば粒子）の比率は、含浸液と接触液との界面よりも上に固体フィーチャ１１２がほとんど又は全く突出しないように構成することができる。例えばいくつかの実施形態では、表面１１０上での含浸液１２０に対する固体フィーチャ１１２の比率は、約１５％未満又は約５％未満とすればよい。いくつかの実施形態では、含浸液１２０の突出領域に対する固体フィーチャ１１２の比率は、約５０％未満、約４５％、約４０％、約３５％、約３０％、約２５％、約２０％、約１５％、約１０％、約５％、又は約２％未満とすればよい。いくつかの実施形態では、含浸液１２０に対する固体フィーチャ１１２の比率は、約５％から約５０％、約１０％から約３０％、又は約１５％から約２０％の範囲内とすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。いくつかの実施形態では、用いる表面テクスチャの形状が実質的にとがっているか、くぼんでいるか、又は丸みがあると、低い比率を達成することができる。これに対して、平坦な表面テクスチャでは比率が高くなり、固体材料が過剰に表面に露出することがある。

[0074] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００の「浮上領域部（ｅｍｅｒｇｅｄ ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ）」φは、液体含浸表面１００の突出表面領域を表す部分として定義され、室温での非浸漬固体に相当する（含浸液によって浸漬されない。この部分は接触液と接触し得る）ものであり、約０．５０未満、約０．５０、約０．３０、約０．２５、約０．２０、約０．１５、約０．１０、約０．０５、約０．０１、又は約０．００５未満であり得る。いくつかの実施形態では、φは、約０．００１より大きく、約０．００５、約０．０１、約０．０５、約０．１０、約０．１５、又は約０．２０より大きくすることができる。いくつかの実施形態では、φは約０から約０．２５の範囲内とすればよい。いくつかの実施形態では、φは約０から約０．０１の範囲内とすればよい。いくつかの実施形態では、φは約０．００１から約０．２５の範囲内とすればよい。いくつかの実施形態では、φは約０．００１から約０．１０の範囲内とすればよい。

[0075] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００は、０より小さい拡散係数（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）Ｓ_{ｏｅ（ｖ）}を有し得る。ここで、Ｓ_{ｏｅ（ｖ）}は、γ_ｅｖ－γ_ｅｏ－γ_ｏｖとして定義される拡散係数である。γは、添え字により指定される２相間の界面張力である。この添え字はｅ、ｖ、及びｏから選択される。ｅは、表面の外の、含浸液とは異なる非気相（例えば液体又は半固体）であり、ｖは表面の外の気相（例えば空気）であり、ｏは含浸液である。

[0076] いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃであるようにする。ここでθ_ｃは臨界接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０かつθ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０であるようにする。ここで、θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、水（添え字「ｗ」）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角であり、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、気相（添え字「ｖ」、例えば空気）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０であるようにする。ここで、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、気相（添え字「ｖ」、例えば空気）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角であり、θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、水（添え字「ｗ」）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角である。いくつかの実施形態では、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０かつθ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃ、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃであるようにする。ここで、θ_ｃは臨界接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ＊_ｃ、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ＊_ｃであるようにする。ここで、θ＊_ｃ＝ｃｏｓ^－１（１／ｒ）であり、ｒは表面１００の固体部分の粗さである。

[0077] いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃであるようにする。ここでθ_ｃは臨界接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０かつθ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０であるようにする。ここで、θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、接触液ＣＬ（添え字「ｅ」）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角であり、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、気相（添え字「ｖ」、例えば空気）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０であるようにする。ここで、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、気相（添え字「ｖ」、例えば空気）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角であり、θ_{ｏｓ（ｗ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、接触液ＣＬ（添え字「ｅ」）の存在下での表面１００（添え字「ｓ」）上での含浸液１２０（例えばオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角である。いくつかの実施形態では、θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０かつθ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃ、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ_ｃであるようにする。ここでθ_ｃは臨界接触角である。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ１１２は、それらの間で又はそれらの内部で含浸液１２０の安定的な含浸を行って、（ｉ）θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ＊_ｃ、及び／又は（ｉｉ）θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜θ＊_ｃであるようにする。ここでθ＊_ｃ＝ｃｏｓ^－１（１／ｒ）であり、ｒは表面１００の固体部分の粗さである。

[0078] いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００は、表面上に接触液ＣＬが溜まることを最小限に抑える有利な小滴転落特性を有することができる。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、いくつかの実施形態では、テクスチャ固体上に置かれた接触液の小滴が動き始める液体含浸表面１００の傾斜角である転落角は、特定の容積の接触液について、約５０度未満、約４０度未満、約３０度未満、約２５度未満、又は約２０度未満とすることができる。そのような実施形態では、転落角は、小滴に含まれる接触液の容積に応じて変動し得るが、特定の容積の接触液では、転落角は実質的に同一のままである。

[0079] いくつかの実施形態では、含浸液１２０は、含浸液１２０の蒸発を防止又は低減するために１つ以上の添加物を含み得る。例えば、含浸液１２０に表面活性剤を追加することができる。表面活性剤は、限定ではないが、ドコセン酸、ｔｒａｎｓ－１３－ドコセン酸、ｃｉｓ－１３－ドコセン酸、ノニルフェノキシトリ（エチレンオキシ）エタノール、メチル１２－ヒドロキシオクタデカネート、１－テトラコサノール、フルオロケミカル「Ｌ－１００６」、及びそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。本明細書に記載する表面活性剤、及び含浸液に含まれ得るその他の表面活性剤の例は、Ｗｈｉｔｅ， Ｉ．の「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｌｏｓｅ ｔｏ １００ Ｃ」（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ １５．１（１９７６年）、５３～５９）で見ることができる。この内容は全体が引用により本願にも含まれるものとする。いくつかの実施形態では、添加物は、Ｃ_１６Ｈ_３３ＣＯＯＨ、Ｃ_１７Ｈ_３３ＣＯＯＨ、Ｃ_１８Ｈ_３３ＣＯＯＨ、Ｃ_１９Ｈ_３３ＣＯＯＨ、Ｃ_１４Ｈ_２９ＯＨ、Ｃ_１６Ｈ_３３ＯＨ、Ｃ_１８Ｈ_３７ＯＨ、Ｃ_２０Ｈ_４１ＯＨ、Ｃ_２２Ｈ_４５ＯＨ、Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＣＨ_３、Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＣ_２Ｈ_５、Ｃ_１６Ｈ_３３ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ、Ｃ_１８Ｈ_３７ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ、Ｃ_２０Ｈ_４１ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ、Ｃ_２２Ｈ_４５ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ、硫酸ドコシルナトリウム（ＳＤＳ）、ポリ（ビニルステアレート）、ポリ（オクタデシルアクリレート）、ポリ（オクタデシルメタクリレート）、及びそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。添加物の更に別の例は、Ｂａｒｎｅｓ， Ｇ．Ｔ．の「Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｌａｒｇｅｒ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅｓ」（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｗａｔｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ９５．４（２００８年）、３３９～３５３）で見ることができる。その内容は全体が引用により本願にも含まれるものとする。

[0080] 液体送出機構１１４は、固体フィーチャ１１２間の格子間領域に含浸液１２０を移送するように構成されている。このように、液体含浸表面１００から失われた含浸液１２０を液体送出機構１１４によって新しい含浸液１２０で置換するように、液体送出機構１１４は格子間領域に対する含浸液１２０の補充的な供給を維持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、液体送出機構１１４は、供給対象の含浸液１２０を収容した貯蔵槽を含むことができ、これは、供給対象の含浸液１２０が毛管作用によって格子間領域内へと流入できるように格子間領域に流体結合されている。いくつかの実施形態では、含浸液１２０の貯蔵槽は格子間領域より圧力が高く、この圧力差によって供給対象の含浸液を強制的に格子間領域に流せるようになっている。いくつかの実施形態では、液体送出機構は、貯蔵槽から格子間領域へと含浸液を移送するように構成されたポンプ機構を含むことができる。

[0081] 例えばいくつかの実施形態では、液体送出機構１１４は、供給対象の含浸液１２０を収容した貯蔵槽を画定する内部領域を含む二重壁表面１００を含み得る。固体フィーチャ１１２に接触している表面１００の第１の表面は、貯蔵槽内の含浸液を固体フィーチャ１１２の格子間領域に流体結合する細孔を有することができる。例えば含浸液１２０は、毛管作用によって貯蔵槽から格子間領域内へと流入することができる。いくつかの実施形態では、ポンプ機構を用いて含浸液１２０を貯蔵槽から格子間領域内へとポンプで送ることができる。いくつかの実施形態では、含浸液１２０を固体フィーチャ１１２の格子間領域に送出するために液体送出機構も用いることができる。いくつかの実施形態では、液体含浸表面１００を含むパイプ又は導管が、このパイプの側壁に画定された１つ以上の貫通孔又は細孔を含むことができる。パイプ又は導管の周囲に被覆を配置して、この被覆とパイプとの間に、ある容積の補充される含浸液を保持するための貯蔵槽を形成することができる。以降、この貯蔵槽を「二次貯蔵槽」又は「局所貯蔵槽」と呼ぶことがある。このように、液体含浸表面から含浸液が失われた場合、貯蔵槽から補充される含浸液によって置換することができる。従って、浮上領域部φは、上述のようにある値未満に維持される。いくつかの実施形態では、表面１１０の一部のみが細孔を含む。このような実施形態では、例えばＴ字構造のような外装が、細孔を含む表面１１０の部分を封入することができる。この外装は、表面１１０に含まれる細孔を介して固体フィーチャ１１２の格子間領域に流体連通する含浸液１２０の貯蔵槽を含むことができる。このように、含浸液１２０の補充的な供給を液体含浸表面１００に送り出すことができる。

[0082] 液体含浸表面１００は、この表面１００の上を接触液ＣＬが容易に移動可能であるように接触液ＣＬと接触している。接触液ＣＬは、含浸液１２０とわずかに混和できるか又は全く混和できないいずれかの液体とすればよく、例えば、水、食用液体、又は水性配合物（例えばケチャップ、マスタード、マヨネーズ、ハチミツ等）、環境流体（例えば下水、雨水）、体液（例えば尿、血液、糞便）、又は他のいずれかの流体である。いくつかの実施形態では、接触液ＣＬは食品又は食物成分とすればよく、例えば粘着性の、粘度の高い、及び／又は非ニュートン性の流体又は食品である。そのような食品は、例えば飴、チョコレートシロップ、マッシュ、イーストマッシュ、ビールマッシュ、タフィー、食用油、魚油、マシュマロ、練り粉、バッター、焼き菓子、チューインガム、風船ガム、バター、ピーナッツバター、ゼリー、ジャム、練り粉、ガム、チーズ、クリーム、クリームチーズ、マスタード、ヨーグルト、サワークリーム、カレー、ソース、アイバル（ａｊｖａｒ）、カリーヴルスト（ｃｕｒｒｙｗｕｒｓｔ）ソース、サルサリサーノ、チャツネ、ペブレ、フィッシュソース、ザジキ、シラチャーソース、ベジマイト、チミチュリ、ＨＰソース／ブラウンソース、ハリッサ、コチュジャン、ホイサンソース、キムチ、チョルラホットソース、タルタルソース、タヒニ、ホムス、七味、ケチャップ、マスタード、パスタソース、アルフレッドソース、スパゲッティソース、アイシング、デザートトッピング、又はホイップクリーム、液状卵、アイスクリーム、動物性食品、他のいずれかの食品、又はそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、接触液ＣＬは、局所用又は経口薬、クリーム、軟膏、ローション、目薬、経口薬物、静注薬物、筋肉内薬物、懸濁液、コロイド、又は他のいずれかの形態を含むことができ、ＦＤＡの認可薬物データベース内に含まれるいかなる薬物も含み得る。いくつかの実施形態では、接触液ＣＬは健康及び美容製品を含むことができ、例えば練り歯磨き粉、マウスウォッシュ、マウスクリーム、義歯固定剤、他のいずれかの経口衛生用製品、日焼け止め剤、発汗抑制剤、抗菌性洗剤、ローション、シャンプー、コンディショナー、モイスチャライザー、洗顔料、整髪用ジェル、医療用流体（例えば抗菌性軟膏又はクリーム）、他のいずれかの健康又は美容製品、及び／又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、接触液ＣＬは、他のいずれかの非ニュートン性、チキソトロピー、又は粘度の高い流体を含むことができ、例えば洗濯用洗剤、ペンキ、油、膠、ワックス、石油製品、繊維柔軟剤、工業用溶液、又は他のいずれかの接触液ＣＬである。

液体含浸表面における様々な相間の相互作用
[0083] 接触液に接触している液体含浸表面は、４つの別個の相を規定する。すなわち、含浸液、周囲の気体（例えば空気）、接触液、及びテクスチャ表面である。これらの異なる相間の相互作用が、接触線（すなわち接触液の小滴と液体含浸表面との接触角を画定する接触線）の形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を決定する。この接触線の形態が、小滴のピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）に対して、従って表面上での接触液の移動度に対して著しい影響を与えるからである。液体含浸表面の非濡れ性能の規定に寄与し得る様々なパラメータがある。重要なパラメータには、含浸液及び接触液の相対的な接触角、拡散係数、固体フィーチャの寸法、格子間エネルギ、並びに含浸液及び接触液の粘度が含まれる。他のファクタには、例えば、どのように小滴が流れるか（転がるのか滑るのか）、及びそれらの流れる速度に影響を与える接触液の転落角が含まれる。更に、蒸発したり流れる小滴に連行されたりすることで、含浸液膜の寿命が尽きることや消耗が起こり得ることに関する問題は、例えば液体含浸表面１００のような液体含浸表面の構成に大きく関係することがある。重要なパラメータのいくつか及びそれらが液体含浸表面に及ぼす影響について、以下で説明する。

１）含浸液の接触角
[0084] 接触角θ_{ｏｓ（ｅ）}は一般に、角度測定によって従来測定される角度として、平衡状態において外部の相「ｅ」（液体又は気体）の存在下で液体ｏが表面ｓと交差する角度として定義される。接触角は、液体及び固体表面の疎水性又は親水性又は表面エネルギの関数であり得る。また、接触角は表面粗さに依存し得る。図２Ａは、表面ｓ（例えば表面１１２と同じ材料の平滑な表面）上に配置された液体「ｏ」（例えば含浸液）の小滴の空気中での接触角θ_{ｏｓ（ａ）}（空気中での「固有角」又は「平衡接触角」とも呼ぶ）を示す。表面が傾いて、図２Ｂに示すように液体小滴ｏが表面上で移動し始めると、液体小滴ｏは、前進（又は最大）接触角θ_{ｏｓ（ａ），ａｄｖ}及び後退（又は最小）接触角θ_{ｏｓ（ａ），ｒｅｃ}を規定し得る。次いで、概ね前進接触角と後退接触角との差として接触角ヒステリシスが規定される。

[0085] 液体含浸表面（例えば液体含浸表面１００）は２つの接触角を規定することができる。第１のものは、空気（添え字「ａ」）の存在下でテクスチャ表面（添え字「ｓ」）と同じ化学的性質又は材料の平滑な表面上での含浸液（添え字「ｏ」）の接触角である接触角θ_{ｏｓ（ａ）}である。換言すると、これは、含浸液（例えば含浸液１２０）の小滴が１１２と同じ材料の平滑な固体表面上に配置されて空気に囲まれた場合に形成する接触角である。接触角θ_{ｏｓ（ａ）}が０度に等しい場合、空気中でテクスチャ表面は完全に浸漬し、含浸液は複数の固体フィーチャの表面１１２を完全に覆うことができ、φはゼロになる。完全な浸漬は余分な含浸液を堆積することで一時的に達成可能であり得るが、最終的にこの過剰分は流出又は流れ去り（例えば重力又はせん断応力のもとで）、液体－空気界面がテクスチャ表面１１２に接触し得る。

[0086] 第２のものは、含浸液が、例えば水、水性液体、又は本明細書に記載する他のいずれかの接触液等の接触液（添え字「ｗ」）で囲まれた場合に規定される接触角θ_{ｏｓ（ｗ）}である。この状況でも、接触角θ_{ｏｓ（ｗ）}がゼロに等しい場合、テクスチャ表面は含浸液に浸漬したままであり得る。θ_{ｏｓ（ａ）}＝０度かつθ_{ｏｓ（ｗ）}＝０度であるか否かについての情報は、所与の小滴液体及びテクスチャ基板材料（例えば複数の固体フィーチャ１１２が上に配置された固体表面１１０）のために使用可能な、例えば含浸液１２０等の含浸液の選択に影響を与える。θ_{ｏｓ（ａ）}＝０度かつθ_{ｏｓ（ｗ）}＝０度である場合はφ＝０であり、この結果、接触液と表面１１２との接触はゼロとなる。この条件は望ましいが必須ではない。代替案として、もっと制約の少ない要件について以下で説明する。

２）液体含浸表面の固体フィーチャ間の間隔
[0087] 臨界接触角θ_Ｃは、液体含浸表面（例えば液体含浸表面１００）に含まれる固体フィーチャ間の格子間間隔に依存する。臨界接触角は以下によって定義することができる。
θ_ｃ ＝ｃｏｓ^－１（（１－φ）／（ｒ－φ））

[0088] ここで、φは本明細書に記載したような浮上領域部である。臨界接触角θ_ｃは、液体含浸表面における液体の安定性を決定し得る。臨界接触角θ_ｃが後退接触角θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ｗ）}より大きくなるように、表面１００が含浸液１２０によって含浸され続けるように、固体フィーチャ間の間隔を制御することができる。この場合、接触液が含浸液に置き換わって固体フィーチャを突き刺す（ｉｍｐａｌｅ）ことはなく、容易に流れて液体含浸表面から離れる。格子間間隔が大きすぎる場合、後退接触角θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ｗ）}が臨界接触角θ_ｃより大きくなって、接触液が含浸液に置き換わって固体フィーチャを突き刺す、すなわち固体フィーチャ内にピンニングされ得る。θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ａ）}＞θ_ｃである場合、含浸液は表面１１２を含浸させることができない。

[0089] ここで図３～図６を参照すると、液体含浸表面２００はテクスチャ表面２１０及び含浸液２２０を含む。テクスチャ表面２１０は、標準的なフォトリソグラフィプロセスを用いてシリコンにエッチングされた方形のマイクロポスト２１２を含む（図３）。方形ウィンドウを有するフォトマスクを使用し、ＵＶ露光を用いてパターンをフォトレジストに転写した。次に、誘導結合したプラズマ中の反応性イオンエッチングを用いて露光領域をエッチングし、格子間領域２１４によって分離されるマイクロポスト２１２を形成した。各マイクロポスト２１２は方形の幾何学的形状を有し、幅「ａ」は約１０μｍ、高さｈは約１０μｍ、エッジ間間隔ｂは約５μｍ、１０μｍ、２５μｍ、又は５０μｍと様々である。場合によっては、ナノレベル芝生２１６（図４）を作成することで、マイクロポスト２１２上に第２のレベルの粗さを生成した。この目的のため、誘導結合したプラズマ中で１０分間ＳＦ_６ガス及びＯ_２ガスを交互に流して、ピラニア洗浄した（Ｐｉｒａｎｈａ－ｃｌｅａｎｅｄ）マイクロポスト２１２の表面をエッチングした。

[0090] 次いでサンプルをピラニア溶液で洗浄し、低エネルギのシラン（オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ））を用いて溶液堆積により処理した。テクスチャ表面２１０を潤滑剤の貯蔵槽内にゆっくり浸すことで、例えばＢＭＩｍ（１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド）、シリコーンオイル、又はＤＩ水のような含浸液２２０（図５及び図６）をテクスチャ表面に含浸させた。次いでテクスチャ表面２１０を、キャピラリー数Ｃａ＝μ_ｏＳ／γ_ｏａ＜１０^－５である充分に遅い速度Ｓで引き上げて、マイクロポスト２１２の上に余分な流体が残らないことを確実とした。ここで、μ_ｏは動的粘度であり、γ_ｏａは含浸液２２０の表面張力である。前進角θ_{ａｄｖ，ｏｓ（ａ）}がθ_ｃ未満である場合、図５のＢＭＩｍについて見られるように、含浸液２２０膜は自発的にテクスチャ表面２１０内に拡散しない。図６は、図５の矢印Ａが画定する領域の拡大図を示す。しかしながら、ｂ＝５μｍ及び１０μｍのマイクロポスト２１２ではθ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ａ）}＜θ_ｃであるので、テクスチャ表面２１０をＢＭＩｍの貯蔵槽から引き上げることにより、含浸膜は安定した状態を保つ。

[0091] 表１は、テクスチャ表面２１０上に形成されたフィーチャの様々な構成を示す。表２は、テクスチャ材料２１０と同じ材料の平滑な表面上の含浸液２２０の固有接触角を含む。テクスチャ表面２１０がＯＴＳで覆われていない場合、含浸液２２０及び全てのポスト間隔ｂの双方についてθ_{ｏｓ（ｗ）}＞θ_ｃであることに留意すべきである。このため、水滴は疎水性液体２２０に置き換わり、マイクロポスト２１２に突き刺して、顕著なピンニングが生じるはずであり、これは、そのような小滴がこれらのテクスチャ表面で転落しないこととして確認された。

３）拡散係数及び「クローキング（ｃｌｏａｋｉｎｇ）」
[0092] いくつかの実施形態では、含浸液が接触液の小滴を「クローキングする（覆い隠す）」場合がある。クローキングは、含浸液が接触液の小滴上に拡散する場合に発生する。いくつかの実施形態では、クローキングによって接触液が含浸液を突き刺し、従って液体含浸表面（例えば液体含浸表面１００）の非濡れ特性に悪影響を及ぼす恐れがある。更に、クローキングによって含浸液が接触液に連行されることがある。このため、接触液が液体含浸表面から移動する際に含浸液が失われ得る。含浸液による接触液のクローキングの程度は、空気中での接触液上の含浸液の拡散係数Ｓ_{ｏｗ（ａ）}に依存する。拡散係数Ｓ_{ｏｗ（ａ）}は、含浸液、接触液、及び空気の各々の界面における相対的な表面張力から、式Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＝γ_ｗａ－γ_ｗｏ－γ_ｏａによって求めることができる。ここで、γ_ｗａは接触液と空気との界面表面張力であり、γ_ｗｏは接触液と含浸液との界面表面張力であり、γ_ｏａは含浸液と空気との界面表面張力である。Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＞０である場合、クローキングが発生する。Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＜０である場合、クローキングは部分的にのみ発生するか、又は実質的に全く発生しない。この知識を用いて、Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＜０としてクローキングを低減するか又は実質的に排除することが可能となるような、接触液と含浸液との界面表面張力γ_ｗｏを与える含浸液を選択すればよい。

[0093] いくつかの実施形態では、クローキングが望まれる場合があり、クローキングされた材料の内容を保管するタイムカプセルのように、環境汚染を防ぐための手段として用いることができる。クローキングによって材料を包み込み、このため環境からのアクセスを遮断することができる。これは、材料が環境によって汚染されない方法で、材料を長距離輸送する（例えばバイオアッセイ）際に使用可能である。いくつかの実施形態では、クローキングを利用して、腐食、付着物等を防止することができる。いくつかの実施形態では、クローキングは、気体－液体変換（例えば水蒸気、金属蒸気等）を防止するために使用可能である。いくつかの実施形態では、クローキングは、液体－固体形成（例えば氷、金属等）を阻害するために使用可能である。いくつかの実施形態では、クローキングを用いて材料を搬送するための貯蔵槽を生成することができ、個別のクローキングされた材料を外部手段（電界又は磁界等）によって制御し方向付けることができる。

[0094] いくつかの実施形態では、例えば含浸液の粘度及び／又は表面張力のような含浸液の様々な特性によって、クローキングの量を制御することができる。これに加えて又はこれの代わりに、クローキングされた材料の脱濡れ（ｄｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ）を制御することで材料を解放することも可能である。この例として、一端で液体含浸表面上に製品が配置され、他端に到達すると製品のクローキングを解除する環境に露呈されるシステムが挙げられる。

[0095] ここで図７ａ及び図７ｂを参照すると、上に配置された固体フィーチャ２１２を含む表面２１０に、２つの異なる含浸液２２０を含浸した。すなわち、Ｓ_{ｏｗ（ａ）}≒６ｍＮ／ｍであるシリコーンオイルと、Ｓ_{ｏｗ（ａ）}≒－５ｍＮ／ｍであるイオン液体（１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ＢＭＩｍ）である。イオン液体は、極めて低い蒸気圧（～１０^－１２ｍｍＨｇ）を有し、従って蒸発により含浸液が失われる懸念は軽減される。空気及び水の存在下でこれらの液体の前進接触角及び後退接触角と界面張力の角度測定を行った。これを表２及び表３に示す。

[0096] 表３は、空気中の水上のＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ＰＭＸ２００シリコーンオイルについて、表面及び界面の張力の測定値を示し、その結果求められた拡散係数Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＝γ_ｗａ－γ_ｏｗ－γ_ｏａが９．３４、９６．４、及び９７０ｃＰであることを示す。γ_ｏｗの値はＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇにより与えられた。

[0097] 図７ｂに示すように、ＢＭＩｍの場合、小滴の外周部に濡れ隆起部（ｗｅｔｔｉｎｇ ｒｉｄｇｅ）を限定する３つの明確な３相接触線がある。すなわち、オイル－水－空気接触線、小滴の外側のオイル－固体－空気接触線、及び小滴の下のオイル－固体－水接触線である。これらの接触線は、θ_{ｏｓ（ａ）}＞０、θ_{ｏｓ（ｗ）}＞０、かつＳ_{ｏｗ（ａ）}＜０であるために存在する。これに対して、シリコーンオイルの場合（図７ａ）、θ_{ｏｓ（ａ）}＝０、θ_{ｏｓ（ｗ）＝０}、かつＳ_{ｏｗ（ａ）}＞０であるので、これらの接触線はどれも存在しない。

[0098] 図７ｃは、シリコーンオイルを含浸したテクスチャ表面２１０上に配置された８μｌの水滴を示す。小滴は大きい見掛け上の接触角（～１００度）を形成するが、固体表面の極めて近くで（図７ｃの矢印）、その外形は凸状から凹状に変化する。シリコーンオイルに蛍光染料を加えてＵＶ光の下で撮像すると、変曲点は、シリコーンオイルの環状隆起部が隆起する高さに相当し、変曲点で界面張力の垂直方向の力のバランスをとっていた（図７ｅ）。オイルは小滴全体の上に拡散するはずである（図７ｃ）が、クローキング膜は薄すぎてこれらの画像では捕捉されなかった。「濡れ隆起部」は、イオン液体の場合にも観察された（図７ｄ、図７ｆ）。このような濡れ隆起部は、柔らかい基板上の小滴の周りで観察されるものに良く似ている。

[0099] 本明細書に記載したように、θ_{ｏｓ（ａ）}＝０度の場合、テクスチャ表面２１０は完全に含浸液２２０に浸漬し得る。この条件は、シリコーンオイルについて当てはまることがわかり、マイクロポスト２１２の上部が安定した薄いオイル膜で覆われていることが暗示された。この膜は、レーザ共焦点蛍光顕微鏡法（ＬＣＦＭ）を用いて実験的に観察された。オイルに溶かした蛍光染料の存在のため、マイクロポスト２１２の上部は明るく見える（図７ｇ）。表面の環境ＳＥＭ画像（図７ｉ）は、オイルを充填したテクスチャを示し、この膜が数ミクロン厚さ未満であることが確認され、これは従来の完全な濡れ膜の推定と一致している。一方、ＢＭＩｍは、平滑なＯＴＳコーティングシリコン表面上で非ゼロの接触角（θ_{ｏｓ（ａ）}＝６５±５度）を有し、この含浸液ではポスト上部が乾燥したままであることを示している。これは、蛍光発光する染料が存在しないのでポスト上部が暗く見えることを示したＬＣＦＭ画像（図７ｈ）によって確認された。ＢＭＩｍは導電性であり、極めて低い蒸気圧を有するので、ＳＥＭで撮像することができた。図７ｊに示すように、マイクロポスト上部に載った明確な小滴が見られ、この場合ポスト上部で薄膜が安定していなかったことが確認された。

液体含浸表面上での接触液小滴の安定的な構成
[0100] 接触角と含浸液の拡散係数との関係を用いて、液体含浸表面の様々な状態を明らかにするための熱力学的フレームワークを生成することができる。表面、含浸液、接触液、及び周囲空気の界面エネルギに基づく熱力学的フレームワークを用いて、いかなる特定の接触液についても最も良好な非濡れ特性を与えるテクスチャ表面及び含浸液の組み合わせを把握することができる。

[00101] 本明細書に記載したように、空気の存在下で（すなわち接触液なしで）テクスチャ表面上に配置された含浸液（例えばオイル）を含む液体含浸表面は、３つの起こり得る状態を有することができる。これらは、表面の固体フィーチャが含浸液に含浸されていない（すなわち乾燥している）第１の状態Ａ１、表面の固体フィーチャが含浸液に含浸されているが浮上フィーチャを有する第２の状態Ａ２、固体フィーチャが完全に含浸液に含浸されている（すなわち封入されている）第３の状態Ａ３を含む。接触液（例えば水）が液体含浸表面に接触している場合、同じ液体含浸表面は３つの別個の状態を有し得る。これらは、テクスチャ表面に接触液が突き刺している第１の状態Ｗ１、表面の固体フィーチャが含浸液に含浸されているが浮上フィーチャを有する第２の状態Ｗ２、固体フィーチャが完全に含浸液に含浸されている（すなわち封入されている）第３の状態Ｗ３を含む。安定状態は、最低の界面エネルギＥを有するものである。例えば状態Ｗ３が最低の界面エネルギＥ_Ｗ３を有する場合、これが最も安定した状態である。この状態において、含浸液は、接触液の存在下でテクスチャ表面の固体フィーチャを実質的に封入し、これによって最適な非濡れ特性を提供する。従って、界面エネルギの知識を用いて、所与の接触液についてテクスチャ表面及び含浸液の最良の組み合わせを選択することができる。

[00102] 図８は、含浸液としてのオイル及び接触液としての水を含む液体含浸表面の様々な状態を示す。まず、空気中の（すなわち接触液なしの）液体含浸表面の状態について考察する。例えばテクスチャ表面２１０のようなテクスチャ表面を、オイルの貯蔵槽からゆっくり引き上げる。これによって得られる表面は、どれが最低のエネルギを有するかに応じて状態Ａ１、Ａ２、及びＳ３のいずれかであり得る。例えば状態Ａ２が最低の合計界面エネルギを有する場合、すなわちＥ_Ａ２＜Ｅ_Ａ１，Ｅ_Ａ３である場合、これが安定している。図８から、以下が得られる。

[00103]

[00104]

[00105] ここで、φは浮上領域部であり、ｒは固体の突出面積に対する合計表面積の比である。幅ａ、エッジ間間隔ｂ、及び高さｈを有する方形ポストの場合、φ＝ａ^２／（ａ＋ｂ）^２かつｒ＝１＋４ａｈ／（ａ＋ｂ）^２である。ヤングの式を適用すると、ｃｏｓ（θ_{ｏｓ（ａ）}）＝（γ_ｓａ－γ_ｏｓ）／γ_ｏａであり、式（１）は、テクスチャ表面でのオイル伝搬についての半毛管（ｈｅｍｉ－ｗｉｃｋｉｎｇ）の基準となる。すなわち、ｃｏｓ（θ_{ｏｓ（ａ）}）＞（１－φ）／（ｒ－φ）＝ｃｏｓ（θ_ｃ）である。この要件は便宜上、θ_{ｏｓ（ａ）}＜θ_ｃと表すことができる。式（２）において、γ_ｓａ－γ_ｏｓ－γ_ｏａは単に、空気の存在下でのテクスチャ表面上でのオイルの拡散係数Ｓ_{ｏｓ（ａ）}である。これは、（γ_ｓａ－γ_ｏｓ）／γ_ｏａ＜１と書き換えることができ、再びヤングの式を適用すると、式（２）はθ_{ｏｓ（ａ）}＞０と書くことができる。式（１）を拡散係数Ｓ_{ｏｓ（ａ）}について表すと、－γ_ｏａ（ｒ－１）／（ｒ－φ）＜Ｓ_{ｏｓ（ａ）}となる。次いで、上述の簡略化から、状態Ａ２である表面について以下の等価基準が得られる。

[00106]

[00107] 同様に、Ｅ_Ａ３＜Ｅ_Ａ２，Ｅ_Ａ１の場合に状態Ａ３は安定する。図８から以下が与えられる。

[00108]

[00109]

[00110] 式（５）は自動的に式（４）によって満足されるので、状態Ａ３が安定する（すなわち封入）のための基準が式（４）によって与えられることに留意すべきである。同様の手順に従って、状態Ａ１が安定するための条件は以下のように導出することができる。

[00111]

[00112] 式（４）の最も右側の表現は、（γ_ｓａ－γ_ｏｓ）／γ_ｏａ≧１と書き直すことができる。ヤングの式は、θ_{ｏｓ（ａ）}＝０度である場合に（γ_ｓａ－γ_ｏｓ）γ_ｏａ＝１（すなわちＳ_{ｏｓ（ａ）}＝０）であることを示唆する。しかしながら、θ_{ｏｓ（ａ）}＝０度は、（γ_ｓａ－γ_ｏｓ）／γ_ｏａ＞１（すなわちＳ_{ｏｓ（ａ）}＞０）の場合にも当てはまる。ヤングの式は、静的な平衡状態における接触線についてのみ等式が成立するように、接触線上での表面張力のバランスに基づく接触角を予測する。拡散膜（Ｓ_{ｏｓ（ａ）}＞０）では、静的な接触線は存在せず、従ってヤングの式の適用は不可能である。

[00113] ここで、接触液として水が存在する場合の液体含浸表面の状態を参照すると、小滴の下の界面は、本明細書に記載したように、どれが最低のエネルギを有するかに応じて３つの異なる状態すなわちＷ１、Ｗ２、又はＷ３（図８）の１つを達成する。小滴の下の界面の安定した構成を決定するために本明細書に記載したものと同じ方法を適用し、図８に与える合計界面エネルギを用いると、安定性の要件は式（３）、（４）、及び（６）と同様の形態をとり、γ_ｏａ，γ_ｓａ，θ_{ｏｓ（ａ）}，Ｓ_{ｏｓ（ａ）}はそれぞれγ_ｏｗ，γ_ｓｗ，θ_{ｏｓ（ｗ）}，Ｓ_{ｏｓ（ｗ）}に置き換えられる。臨界接触角θ_ｃは単にテクスチャパラメータφ及びｒの関数に過ぎないので、周囲環境に影響されない。従って、以下の場合に、テクスチャは小滴の下のオイルに含浸されたままであり、ポスト上部は浮上している（すなわち状態Ｗ２）。

[00114]

[00115] 状態Ｗ３は、以下の場合に安定する（すなわちオイルがテクスチャを封入する）。

[00116]

[00117] 小滴がオイルに置き換わってテクスチャに突き刺される（状態Ｗ１）のは、以下の場合である。

[00118]

[00119] この熱力学的フレームワークを本明細書に記載したクローキング基準と組み合わせて全体的なフレームワークを提供し、これを用いていずれかの特定の接触液の存在下での液体含浸表面の性能を予測することができる。図９は、含浸液（オイル）を含浸させ、上に配置された接触液（水）の小滴を含むテクスチャ表面の様々な熱力学的状態を示す。拡散係数Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＞０である第１の構成（すなわち含浸液が接触液の小滴をクローキングする）と、拡散係数Ｓ_{ｏｗ（ａ）}＜０である第２の構成（すなわちクローキングが発生しない）について、液体含浸表面の状態が予測されている。クローキング基準は、図９に示す上部の２つの概略図によって表される。これらの構成の各々について、空気（図９の垂直軸）及び水（図９の水平軸）の存在下でどのようにオイルが表面テクスチャと相互作用するかに応じて、６つの異なる状態が起こり得る。垂直軸及び水平軸は、それぞれ正規化された拡散係数Ｓ_{ｏｓ（ａ）}／γ_ｏａ及びＳ_{ｏｓ（ｗ）}／γ_ｏｗである。まず、図９の垂直軸について考えると、Ｓ_{ｏｓ（ａ）}／γ_ｏａ＜－（ｒ－１）／（ｒ－φ）の場合（すなわち式（６）が成り立つ場合）、オイルはテクスチャに含浸しない。Ｓ_{ｏｓ（ａ）}／γ_ｏａがこの基準値より大きくなると、含浸が可能となるが、ポスト上部は浮上したままである。いったんＳ_{ｏｓ（ａ）}／γ_ｏａ＞０になると、ポスト上部がオイルに浸漬して、テクスチャが完全に封入される。同様に、図９のｘ軸上で左から右へと移ると、Ｓ_{ｏｓ（ｗ）}／γ_ｏｗが増大するにつれて、小滴は突き刺した状態から含浸状態へ、更に完全な封入状態へと遷移する。

[00120] 図９は、最大で３つの異なる接触線が存在し、そのうち２つがテクスチャ上でピンニングされ得ることを示している。ピンニングの程度は、テクスチャ表面上に配置された接触液の小滴が動き始める傾斜角である転落角α＊を決定する。オイルに完全に置き換わる小滴（図８の状態Ａ３－Ｗ１、Ａ２－Ｗ１）は、表面での転落は予想されない。これらの状態が達成されるのはθ_{ｏｓ（ｗ）}＞θ_ｃの場合であり、これは、シリコン基板をＯＴＳで処理しない場合のＢＭＩ－Ｉｍ及びシリコーンオイル含浸表面の双方に当てはまる（表１）。予想されたように、これらの表面で小滴は転落しなかった。ポスト上部が浮上している状態（Ａ３－Ｗ２、Ａ２－Ｗ２、Ａ２－Ｗ３）の小滴は、著しくテクスチャ依存である低い移動度を有することが予想され、これに対して、小滴の外側かつ小滴の下方でポストが封入されている状態（図８のＡ３－Ｗ３状態）のものは、ピンニングを示さず、このため非常に小さい転落角α＊を有すると予想される。

固体フィーチャ間隔、階層固体フィーチャ、及び転落角
[00121] いくつかの実施形態では、表面に配置された固体フィーチャは、本明細書に記載するような階層フィーチャを含むように構成することができる。このような階層フィーチャが存在しなければ、含浸液は固体フィーチャを完全に封入することはできないが、階層フィーチャによって固体フィーチャの完全な含浸及び封入が可能となる。図１０ａ～図１０ｄは、様々なポスト間隔ｂについて、シリコーンオイル及びＢＭＩｍ含浸テクスチャ表面上での５μｍ水滴の転落角α＊の測定値を示す。比較のため、含浸液なしの同じテクスチャ表面（含浸液なし、これは従来の超含浸の場合である）も評価した。シリコーンオイル封入テクスチャ表面は、ポスト間隔ｂ及びオイル粘度とは無関係に極めて小さい転落角α＊を有し、接触線ピンニングが無視できる程度であることが示された。これは、テクスチャ基板上に接触線が存在しないＡ３－Ｗ３状態の液体小滴について予測された通りである。一方、ＢＭＩｍ含浸テクスチャは、はるかに大きい転落角α＊を示し、この角は間隔が小さくなるにつれて大きくなった。これは、超含浸表面上のＣａｓｓｉｅの小滴と同様の傾向である。この観察は、この場合にピンニングが顕著であったこと、浮上ポスト上部で生じることを示す（図１０ｂ）。ピンニングを大きく低減させるため、第２のもっと短いスケールのテクスチャ（すなわちポスト上のナノレベル芝生）を加えて、ＢＭＩｍがポスト上部でもテクスチャを含浸するようにし、これによって浮上領域部φを大幅に低減させた。転落角α＊は３０度超からわずか約２度まで小さくなった。浮上領域部φの縮小は、テクスチャフィーチャの絶対サイズによるものではないことに留意すべきである。なぜなら、オイル－水界面及びオイル－空気界面は接触角θ_{ｏｓ（ｗ）}及びθ_{ｏｗ（ａ）}で表面フィーチャと交差しφ、はこれらの接触角及びフィーチャの幾何学的形状に依存するからである。

[00122] 転落角α＊に対するテクスチャの影響は、重力とピンニング力とのバランスによってモデル化することができる。初期運動における平滑な固体表面上での水滴の力バランスにより、ρ_ｗΩｇｓｉｎα^＊≒２Ｒ_ｂγ_ｗａ（ｃｏｓθ_{ｒｅｃ，ｗｓ（ａ）}－ｃｏｓθ_{ａｄｖ，ｗｓ（ａ）}）が与えられる。ここでρ_ｗは容積Ωの接触液小滴の密度であり、ｇは重力加速度であり、Ｒ_ｂは小滴の底面半径であり、θ_{ａｄｖ，ｗｓ（ａ）}及びθ_{ｒｅｃ，ｗｓ（ａ）}は平滑な固体表面上での空気中の接触液小滴の前進接触角及び後退接触角である。ピンニングは、最大で２つの接触線の接触角ヒステリシスの結果として生じる。すなわち、γ_ｏａ（ｃｏｓθ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ａ）}－ｃｏｓθ_{ａｄｖ，ｏｓ（ａ）}）によって与えられる単位長当たりのピンニング力を有するオイル－空気－固体接触線と、γ_ｏｗ（ｃｏｓθ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ｗ）}－ｃｏｓθ_{ａｄｖ，ｏｓ（ｗ）}）によって与えられる単位長当たりのピンニング力を有するオイル－水－固体接触線である。ピンニングが発生する接触線の長さは、Ｒ_ｂφ^１／２としてスケーリングすると予想される。ここで、φ^１／２は、テクスチャ基板の浮上フィーチャと接触する小滴外周部（～Ｒ_ｂ）の部分である。このため、表面の接線方向の（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｔｏ）力バランスによって、以下が与えられる。

[00123]

[00124] 式（１０）をＲ_ｂγ_ｗａで除算すると、無次元の表現が得られる。

[00125]

[00126] ここで、小滴が、表面と見掛け上の接触角θを生成する球形キャップであると仮定することによって、ｆ（θ）＝Ω^１／３／Ｒ_ｂ＝［（π／３）（２＋ｃｏｓθ）（１－ｃｏｓθ）^２／ｓｉｎ^３θ）］^１／３となる。Ｂｏ＝Ω^２／３ρ_ｗｇ／γ_ｗａはボンド数であり、表面張力に対して重力の相対的な大きさを比較する。θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ｗ）}、θ_{ａｄｖ，ｏｓ（ｗ）}、θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ａ）}、θ_{ａｄｖ，ｏｓ（ａ）}、γ_ｏｗ、γ_ｏａ、及びγ_ｗａの値は、表２及び表３に与えられている。図１０ｄは、測定データが式（１１）のスケーリングと妥当に合致していることを示す。シリコーンオイル封入表面及びＢＭＩｍ含浸のナノレベル芝生で被覆したポストについてのデータは、これらの場合はφ及びα＊の双方が極めて小さいので、原点の近くにある。

小滴流の動力学－転がり角（ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｇｌｅ）及び転がり速度
[00127] 液体含浸表面上に配置された容積Ωの接触液が液体含浸表面を転がるスピード又は速度は、含浸液の粘度及び液体含浸表面上での接触液小滴の接触線のピンニングに依存する。いったん接触液小滴に作用する重力がピンニング力を超えると、小滴が達する速度によってどれだけ迅速に流れ得るかが決定され、これは表面の非濡れ性能を反映する。含浸液動的粘度μ_ｏ、ポスト間隔ｂ、テクスチャ表面傾斜角α、及び小滴容積Ωを体系的に変動させながら、高速カメラを用いて、液体含浸表面２００に著しく類似した液体含浸表面上での水滴の安定状態流速度Ｖを測定した。これらの測定値を図１１ａに示す。ここで、Ｖは、異なるμ_ｏ、ｂ、及びΩについてαの関数としてグラフ化されている。α及びΩの双方は小滴に作用する重力を増大させるので、速度Ｖはこれらと共に増大する。μ_ｏ及びφの双方は小滴運動に対する抵抗を増大させるので、図示のようにＶはこれらと共に低減する。

[00128] これらの傾向を説明するため、まず、水滴が転がっているか摺動しているかを判定する。図１１ｂに示すような小滴の下のオイル－水界面について考える。この界面におけるせん断応力は、水側ではτ_ｗ～μ_ｗ（Ｖ－Ｖ_ｉ）／ｈ_ｃｍとしてスケーリングされ、オイル側ではτ_ｏ～μ_ｏＶ_ｉ／ｔとしてスケーリングされる。ここで、Ｖ_ｉはオイル－水界面の速度であり、ｈ_ｃｍは固体表面の上の小滴の質量中心の高さであり、ｔはオイル膜の厚さである。τ_ｗはオイル－水界面においてτ_ｏと等しくなるはずであるので、μ_ｗ（Ｖ－Ｖ_ｉ）／ｈ_ｃｍ～μ_ｏＶ_ｉ／ｔとなる。これを置き換えると、以下が得られる。

[00129]

[00130] 本明細書に記載するように、（μ_ｏ／μ_ｗ）（ｈ_ｃｍ／ｔ）＞＞１であるので、Ｖ_ｉ／Ｖ＜＜１である。すなわち、オイル－水界面は、水滴の質量中心と比べて無視できる程度に小さい速度で移動する。これは、例えばテクスチャ表面２１０のようなテクスチャ表面上で流れている水滴が転がっていることを示唆する。これを更に確認するため、水滴にコーヒーの挽いた粒子を加え、水滴が表面を動く際の小滴に対するそれらの運動を高速カメラで追跡した。図１１ｃに示す粒子軌道は、水滴が流れる際に液体含浸表面を転がることを明らかに示している（μ_ｏ＝９６．４ｃＰ）。

[00131] Ｖの大きさを求めるため、小滴が傾斜を転がり落ちる際の重力のポテンシャルエネルギの変化率を、接触線ピンニング及び粘度の影響による合計エネルギ散逸率と比較する。この結果得られたエネルギバランスによって以下が与えられる。

[00132]

[00133] ここで、Ｆ_ｇ及びＦ_ｐは水滴に作用する純重力及び純ピンニング力を表し、Ω項は粘性散逸が発生する容積であり、

の項は対応する速度勾配である。式（１３）の形態は、完全な非濡れ表面上を転がる粘性接触液小滴のものと類似しているが、含浸オイルが存在するために追加の項がある。式（１３）の右側の３つの項は、小滴内（Ｉ）、小滴の下のオイル膜（ＩＩ）、及び３相接触線の近くの濡れ隆起部（ＩＩＩ）における粘性散逸率を表す。

[00134] 水滴内（Ｉ）の粘性散逸率（すなわち粘度のために接触液の転がる小滴により失われたエネルギ）は、主にその質量中心の下の容積に限定され、

として近似することができる。ここで、Ｒ_ｂは小滴の底面半径である。球形キャップについて幾何学的関係を適用すると、Ｒ_ｂ／ｈ_ｃｍ＝ｇ（θ）＝４／３（ｓｉｎθ）（２＋ｃｏｓθ）／（１＋ｃｏｓθ）^２の結果、以下が得られる。

[00135]

[00136] 膜内（ＩＩ）の粘性散逸率は

として近似することができる。（μ_ｗ／μ_ｏ）（ｔ／ｈ_ｃｍ）＜＜１であるので、式（１２）から、

となる。ｈ_ｃｍ＝Ｒ_ｂ／ｇ（θ）を用いて、以下のように書き直すことができる。

[00137]

[00138] 最後に、濡れ隆起部（ＩＩＩ）における粘性散逸率は

として近似することができる。これは、濡れ隆起部内の流体速度は質量中心の速度としてスケーリングされるはずであり、固体表面でゼロになり、

としてスケーリングされる速度勾配が与えられるからである。ここでｈ_{ｒｉｄｇｅ}は濡れ隆起部の高さである。従って以下が得られる。

[00139]

[00140]Ｆ_ｇ＝ρ_ｗΩｇｓｉｎαかつＦ_ｐ＝ρ_ｗΩｇｓｉｎα^＊であることに留意し、式（１３）の両辺をＲ_ｂＶγ_ｗａで除算すると、以下が得られる。

[00141]

[00142] ここで、Ｃａ＝μ_ｗＶ／γ_ｗａはキャピラリー数であり、Ｂｏ＝Ω^２／３ρ_ｗｇ／γ_ｗａはボンド数であり、ｆ（θ）＝Ω^１／３／Ｒ_ｂである（本明細書中で前述した）。我々の実験では（μ_ｗ／μ_ｏ）（ｔ／Ｒ_ｂ）＜＜１、かつμ_ｏ／μ_ｗ＞＞ｇ（θ）であるので、式（１４）は以下のように簡略化することができる。

[00143]

[00144] 図１１ａに示すデータセットは、式（１５）に従って整理したものであり、単一の曲線（図１１ｄ）にまとめられることがわかった。これによって、上述のスケーリングモデルがこの現象の本質的な物理的性質を取り込んでいることが実証される。すなわち、転がる水滴の重力ポテンシャルエネルギは、主に、転がる小滴の底面周囲の濡れ隆起部における粘性散逸で消費される。同様の結論が、粘性オイルの薄膜上で転がる固体の球体にも当てはまる。更に、式（１４）及び式（１５）は、クローキングされた小滴及びクローキングされていない小滴に当てはまる。これは、クローキング膜における慣性力及び重力が極めて小さいからである。従って、速度は膜全体で均一であり、粘性散逸は無視できる程度である。

液体含浸表面上の接触液の流量
[00145] 液体含浸表面上での接触液の流量は、接触液の粘度、含浸液の粘度、固体フィーチャの高さ、接触液の深さ（例えば液体含浸表面よりも上方の接触液の高さ）に依存する。これは、液体含浸表面を含むパイプ又はチャネルを通る接触液の流れを調査することによって理解することができる。典型的に、内部に液体含浸表面を有するパイプ又はチャネルを通る流れは以下の式によって説明することができる。

ここで、Ｑは体積流量であり、Ｒはパイプ半径であり、ｈはテクスチャの高さであり、μ_２は含浸液の粘度であり、μ_１はパイプを流れる接触液の粘度である。Ｃは、テクスチャによる含浸液の流れの妨害に関する定数である。無限に疎である（ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ ｓｐａｒｓｅ）テクスチャの極限におけるＣ＝１（テクスチャなし）は、極めて密接に配置されたテクスチャではゼロに近付く。Δｐ／ＬはＬ当たりの圧力低下である。Ｃ＊ｈ＊（μ_１／μ_２）は滑り長ｂを定義することに留意すべきである。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、これが顕著な効果を持つ場合は（ｈ／Ｒ）（μ_１／μ_２）が１より大きいと考えられ、これが粘度比に対するテクスチャの高さを設定する。

パワー～（Δｐ／Ｌ）＊Ｑ（ここで「～」は「としてスケーリングする」を意味する）

従って、式（１６）は以下となる。

同一のポンプパワーにおいて、コーティングを有するものに対するコーティングなしの液体の流量の比は以下となる。

又は、同一の流量を達成するために必要なパワーの低減は以下の通りである。

[00146]

Ｉｆ ｈ＜＜Ｒの場合、製品の流れは、以下で与えられる流量Ｑ_ｆで膜内の材料を引っ張る。

ｂ／Ｒ＜＜１の場合、以下となる。

[00147] パイプ流についてモデル化したが、一般的な原理は、例えば製品コンテナ等の開放系にも当てはまる。この場合、Ｒは流れる材料の特徴的な深さに置き換えられる。流量の平均速度は～Ｑ／Ａであり、ここでＡは流れる流体の断面積である。

[00148] 例えば、ビンガム塑性体であるマヨネーズは、低いせん断率では粘度が無限に近く（これは非ニュートン性である）、従って内部のせん断応力が臨界値未満を維持する限り固体のようにふるまう。これに対して、ニュートン性であるハチミツでは、流れははるかに遅い。双方の系について、ｈ及びＲは同じオーダーであり、μ_２は同一である。しかしながら、μ_{ｈｏｎｅｙ＜＜}μ_{ｍａｙｏｎｎａｉｓｅ}であれば、（ｈ／Ｒ）（μ_{ｈｏｎｅｙ}／μ_２）＜＜（ｈ／Ｒ）（μ_{ｍａｙｏｎｎａｉｓｅ}／μ_２）であるので、マヨネーズはハチミツよりもはるかに迅速にボトルから流出する。従って、ハチミツの流量を増すためには、比μ_{ｈｏｎｅｙ}／μ_２が大きくなるように低い粘度μ_２を有する含浸液を選択することで、液体含浸表面上での接触液の流量を増大させることができる。いくつかの実施形態では、μ_１／μ_２は約１、約１０、約１０^３、約１０^６、約１０^９より大きくすることができる。

耐久性の向上
[00149] 本明細書に記載するように、液体含浸表面に含まれる含浸液は、液体含浸表面に接触している接触液（例えば本明細書に記載する接触液のいずれか）に連行されることがある。以下における「連行」の定義は、含浸液と混和できる場合も混和できない場合もある接触液のせん断応力のために、液体含浸表面から含浸液が失われることである。このせん断応力の結果として、本明細書中で前述した流量Ｑ_ｆで含浸液が流れ、これによって含浸液は液体含浸表面から徐々に消耗されていく。いくつかの実施形態では、含浸液は、接触液に徐々に溶解することによって又は蒸発によって消耗することがある。いくつかの実施形態では、含浸液は重力又は浮力によって流出する場合がある。例えば液体含浸表面１００及び／又は２００のような液体含浸表面の耐久性を向上させるために、含浸液の溶解及び／又は蒸発の程度を最小限に抑えること、接触液に連行される含浸液の量を減少させること、重力又は浮力による流出量を低減すること、及び／又は含浸液を連続的に又は周期的に補充することができる。

[00150] いくつかの実施形態では、液体含浸表面はテクスチャ表面に含浸された充分な含浸液を含むので、含浸液はテクスチャ表面からあふれて実質的にテクスチャ表面を覆うことができる。図１２は表面３１０を含む液体含浸表面３００を示し、これは、表面３１０上に配置された複数の固体フィーチャ３１２を有する。複数の固体フィーチャ３１２間の格子間領域３１４には、例えばシリコーンオイル、ＢＭＩｍ、又は本明細書に記載した含浸液のいずれかのような含浸液３２０が含浸されている。含浸液３２０の余分な量はテクスチャ表面３２０内に含浸されて、含浸液３２０は高さｄだけ固体フィーチャ３１２の上にあふれるか又はその上を覆っている。いくつかの実施形態では、テクスチャ表面３１０の固体フィーチャ３１２より上方の含浸液３２０の高さｄは少なくとも約１μｍとすればよい。余分な含浸液３２０によって、例えば、接触液が全ての含浸液３２０を除去するには著しく長い時間を要することが確実となり、従って液体含浸表面３００の耐久性を向上させることができる。

[00151] いくつかの実施形態では、液体送出機構は、液体含浸表面に流体結合され、液体含浸表面に含まれる固体フィーチャ間の格子間領域に含浸液を移送するように構成することができる。いくつかの実施形態では、液体送出機構は含浸液の貯蔵槽を含むことができる。貯蔵槽は、液体含浸表面に流体結合して、含浸液の連続的な補充的供給を与えることができる。

[00152] 図１３Ａ及び図１３Ｂは、第１の基板４１０及び第２の基板４１６を含む装置４００を示す。第１の基板４１０は、この第１の基板４１０の第１の表面４１３上に配置された複数の固体フィーチャ４１２を有し、複数の固体フィーチャ４１２が格子間領域４１４を画定する。いくつかの実施形態では、固体フィーチャ４１２の材料は第１の基板４１０と同一とすることができる。格子間領域４１４は、毛管力によって内部に配置された含浸液４２０に含浸されたままとなるようなサイズ及び形状に形成されている。第１の基板４１０の第２の表面４１１は、第２の基板４１６から離間して、第１の基板４１０の第２の表面４１１及び第２の基板４１６が、例えば貯蔵槽等の、含浸液４２０を収容し貯蔵するための内部領域４１８を画定ようになっている。図１３Ｂは、矢印Ｂで示される装置４００の領域の拡大図を示す。図示のように、第１の基板４１０は複数の細孔４１９を含み、これらは第１の基板４１０の第１の表面４１３を第２の表面４１１に流体結合して、内部領域４１８を固体フィーチャ４１２の格子間領域４１４に流体結合させる。従って、第１の基板４１０のテクスチャ表面４１３から失われた含浸液４２０は、内部領域４１８からの含浸液４２０によって置換される。いくつかの実施形態では、複数の細孔４１９は、含浸液４２０が内部領域４１８から格子間領域４１４に毛管作用によって流れることができるように構成されている。いくつかの実施形態では、第１の基板４１０の第１の表面４１３は、第１の転がり角（ｒｏｌｌ ａｎｇｌｅ）を有することができる。含浸液４２０は、複数の固体フィーチャ４１２の格子間領域４１４に配置され、含浸液４２０が第１の転がり角より小さい第２の転がり角を有する第３の表面を画定し、これによって非濡れ表面を形成することができる。

[00153] いくつかの実施形態では、装置４００は例えば図１３Ａに示すようなパイプとして、第１の基板４１０がパイプの側壁を形成すると共に第２の基板４１６が基板４１０の外側を取り囲む表面の側壁を形成することができる。このような実施形態では、第１の基板４１０の第１の表面４１３は、矢印ＡＡで示すような接触液の流れを可能とする導管を画定する。更に、内部領域４１８は、第１の基板４１０と第２の基板４１６との間の空間（環状領域等）によって画定することができる。いくつかの実施形態では、第１の基板４１０は接触液を収容するように構成され、格子間領域４１４に配置された含浸液４２０が接触液と接触した第３の表面を画定することが可能となっている。いくつかの実施形態では、装置はコンテナとすればよい。

[00154] いくつかの実施形態では、コンテナは液体含浸表面を含むことができる。図１４は、液体混合物５３０を収容するための内部領域５１８を画定する内面５１０及び外面５１６を含むコンテナ５００の一部を示す。内面５１０上に複数の固体フィーチャ５１２が配置され、含浸液５２０を受容するように構成された格子間領域５１４を画定している。格子間領域５１４は、毛管力によって含浸液５２０に含浸された状態を保つ。コンテナの内部領域５１８に配置された液体混合物５３０は、乳化又は溶解した含浸液５２０を含むように構成されると共に、この含浸液５２０を格子間領域５１４に供給可能であるように構成されている。例えば、内面５１０は第１の転落角を有することができ、格子間領域５１４に含浸する含浸液５２０は、第１の転落角より小さくなるように第２の転落角を有する液体混合物５３０に接触した接触表面を画定する。矢印ＣＣで示すようなコンテナ５００内に置かれた液体混合物５３０の流れは、矢印ＤＤで示すように格子間領域５１４から含浸液５３０の一部を除去し得る。液体混合物５３０は、含浸液を収容し、第１の転落角より小さい第２の転落角を維持するように格子間領域５１４に供給する配合となっている。従って液体混合物５３０は、矢印ＥＥで示すように格子間領域５１４に失われた含浸液５２０を置き換えるので、コンテナ５００の液体含浸表面の寿命を延ばすことができる。

[00155] いくつかの実施形態では、液体混合物５３０は多相液とすることができる。いくつかの実施形態では、多相液は、コンテナ５００の内面５１０の温度が第１の温度から第２の臨界温度に変化した場合に不安定となって２つの別個のバルク相に分離するような配合とすることができる。いくつかの実施形態では、液体混合物５３０は、不安定な過飽和状態に遷移して、内面上で含浸液の核形成が誘発されるような配合とすることができる。そのような実施形態では、内面５１０は、内面５１０の温度の接触液における含浸液の溶解度が含浸液材料の濃度よりも低いような温度に保持され、このために過飽和接触液が得られ、表面上での含浸液の核形成を誘発することができる。

[00156] いくつかの実施形態では、内面５１０に接触した気相からの含浸液５２０の凝結によって含浸液５２０を格子間領域５１４に再供給することができる。そのような実施形態では、内面５１０の温度は、この温度における飽和濃度が蒸気内の含浸液材料の濃度よりも低いような温度に保持することができる。いくつかの実施形態では、含浸液５２０に非溶剤を加えることで、この非溶剤を溶解させた濃度未満に溶解度を低下させることができる。

[00157] いくつかの実施形態では、装置はパイプ又は導管を含むことができ、このパイプ又は導管の周りに同心円状に配置された液体含浸表面及び含浸液の貯蔵槽を含む。ここで図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すると、装置６００は、第１の直径又は他の断面を有するパイプ６０２を含むことができる。パイプ６０２が画定する内部領域６０４は、例えば本明細書に記載した接触液のいずれかのような接触液が、例えば矢印ＦＦで示す方向に内部領域６０４を通って流れることを可能とするように構成されている。パイプ６０２の側壁に、複数の貫通孔又は相互接続された細孔もしくはくぼみ６０６が画定されている。貫通孔６０６は、円形、方形、矩形、多角形、長円形、又は他のいずれかの適切な形状の断面を有することができる。いくつかの実施形態では、貫通孔６０６はテーパー状、面取りした形状、又は曲線形状とすることができる。いくつかの実施形態では、貫通孔６０６は、本明細書に記載するように、含浸液６２０は通過することができるが接触液の通過は阻止されるようなサイズ及び形状又は所与の適切な化学的性質を与えることができる。いくつかの実施形態では、細孔６０６の直径又は特徴的な寸法又は他の断面寸法は、約１０ｎｍ、１００ｎｍ、１μｍ、２μｍ、４μｍ、６μｍ、８μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、１ｍｍ、５ｍｍ、又は約１０ｍｍとすればよく、更にそれらの間の全ての範囲を含み得る。貫通孔／細孔６０６は、例えば穿孔、エッチング、プリッキング（ｐｒｉｃｋｉｎｇ）、レーザ切断、機械加工、パンチング、成形、印刷等の適切なプロセスによって形成するか、又はそれらを組み合わせた他のいずれかの適切なプロセスによって形成することができる。いくつかの実施形態では、この多孔性材料表面は、液体含浸表面を構成する複数の固体フィーチャである。いくつかの実施形態では、パイプ６０２は、例えばセラミック、ポリマー、繊維、それらを組み合わせた他のいずれかの適切な多孔性材料のような、本質的に多孔性の材料から形成可能である。パイプ６０２の内面６１０は、含浸液６２０を含浸させて液体含浸表面を画定する複数の固体フィーチャを含むことができる。貫通孔６０６は、パイプの側壁の内面上に液体含浸表面の固体フィーチャを配置する前に、又は固体フィーチャを配置した後に、形成することができる。

[00158] 被覆６１４は、パイプ６０２の周りに配置され、パイプ６０２の長さと実質的に同様の長さを有するか、又は、例えばパイプの長さより大幅に短い等のパイプ６０２の長さより短い長さを有することができる。被覆６１４とパイプ６０２との間の領域は貯蔵槽６１６を画定する。このスペース６１６に含浸液６２０が配置されて、含浸液６２０が貫通孔６０６を介してパイプ６０２の側壁の内面６１０に配置された液体含浸表面と流体結合するようになっている。このように、被覆６１４はパイプ６０２の周りに含浸液６２０の貯蔵槽を形成するように構成されている。被覆６１４の端部は、例えば栓（例えばストッパ、ゴム製ガスケット、封止リング、フランジ付きブッシング、接着剤等）で閉鎖して、含浸液６２０が被覆６１４の端部から漏れるのを防止することができる。例えば接触液内のせん断又は連行によって液体含浸表面から失われた含浸液６２０は、スペース６１６からの含浸液６２０で置き換えることができる。いくつかの実施形態において、含浸液６２０は、例えば毛管作用、ベンチュリー効果、圧力差、又は重力流のような受動的な方法でスペース６１６から液体含浸表面に送り出すことができる。貫通孔６０６は、液体含浸表面に対する含浸液６２０の流量及び／又は圧力を制御するようなサイズ及び形状とすることができる。いくつかの実施形態では、アクティブポンプ機構を用いてスペース６１６から液体含浸表面まで含浸液６２０を送り出すことができる。このようなポンプ機構は、例えば遠心ポンプ、重力ポンプ、サイフォンポンプ、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、空気ポンプ、真空ポンプ、手動ハンドポンプ、又は他のいずれかの適切なポンプ機構を含み得る。更に、例えば流量弁、流量計、コントローラ、ＰＩＤコントローラ、圧力計、又は他のいずれかの器具のような器具を用いて、液体含浸表面に対する含浸液６２０の流量を制御することができる。例えば、固体フィーチャが完全に含浸液６２０で含浸されることを確実とするように含浸液６２０の流量を調節することができる。また、ポンプ機構を含浸液６２０の外部貯蔵槽と連通させて、外部貯蔵槽から含浸液６２０を空間６１６に送り出すことも可能である。いくつかの実施形態では、スペース６１６に収容された含浸液６２０に正の圧力をかけて、接触液が貫通孔６０６を介して空間６１６内に流れるのを防止することができる。いくつかの実施形態では、この圧力は、例えば含浸液６２０の所望の流量を液体含浸表面に与えるように制御することができる。被覆６１４を有するものを図示しているが、いくつかの実施形態における装置６００は、含浸液６２０の貯蔵槽を提供することができるＴ字管、Ｙ字管、膜、結合容器、インラインミキサ、又はタンクを含むことができる。

[00159] いくつかの実施形態では、装置はパイプ又は導管を含むことができ、このパイプ又は導管の一部のみの周りに同心円状に配置された液体含浸表面及び含浸液の貯蔵槽を含む。例えば図１６は、装置７００の一部の側断面図を示す。装置７００は、第１の直径又は他の断面を有するパイプ７０２を含む。パイプ７０２が画定する内部容積７０４は、例えば本明細書に記載した接触液のいずれかのような接触液が、矢印ＧＧで示すように内部容積を通って流れることを可能とするように構成されている。パイプ７０２の側壁の部分７０５に、複数の貫通孔７０６（「貫通孔部」とも称される）が配置されている。貫通孔７０６は、装置６００に関して記載した貫通孔６０６と実質的に同様とすればよいので、本明細書ではこれ以上詳しく説明しない。パイプ７０２の内面７１０は、含浸液７２０を含浸させて液体含浸表面を画定する複数の固体フィーチャを含むことができる。

[00160] 貫通孔部７０５の周りに同心円状にＴ字管７１４が配置されている。Ｔ字管７１４は、パイプ７０２の第１の直径より実質的に大きい第２の直径を有し、パイプ７０２の側壁及びＴ字管７１４がそれらの間に含浸液７２０の補充的な供給を収容するための貯蔵槽７１６を画定するようになっている。貯蔵槽７１６は、貫通孔７０６を介して、貫通孔部７０５の内面７１０上に配置された液体含浸表面と流体連通している。このように、Ｔ字管７１４は、貫通孔７０６を含むパイプ７０２の部分の周りに含浸液７２０の同心円状の貯蔵槽７１６を形成するように構成されている。例えば接触液内のせん断又は連行によって液体含浸表面から失われた含浸液は、貯蔵槽７１６から液体含浸表面に補充することができる。補充された含浸液７２０は、毛管作用によって、貫通孔７０６が設けられていない液体含浸表面の部分へと拡散するので、液体含浸表面全体にわたってほぼ一定レベルの含浸液７２０を維持することができる（すなわち浮上領域部φを維持する）。Ｔ字管７１４は、導管７１８を介して含浸液７２０の外部貯蔵槽（図示せず）に流体結合することができる。このように、貯蔵槽７１６は含浸液７２０の一定の供給を維持することができる。いくつかの実施形態において、含浸液７２０は、例えば毛管作用、ベンチュリー効果、圧力差、又は重力流によって受動的に、貯蔵槽７１６から液体含浸表面へと送り出すことができる。いくつかの実施形態では、アクティブポンプ機構を用いて貯蔵槽７１６から液体含浸表面まで含浸液７２０を送り出すことができる。このようなポンプ機構は、例えば重力ポンプ、遠心ポンプ、空気ポンプ、真空ポンプ、シリンジポンプ、サイフォンポンプ、蠕動ポンプ、手動ハンドポンプ、又は他のいずれかの適切なポンプ機構を含み得る。更に、例えば流量弁、流量計、コントローラ、ＰＩＤコントローラ、圧力計、又は他のいずれかの器具のような器具を用いて、液体含浸表面に対する含浸液７２０の流量を制御することができる。例えば、固体フィーチャが完全に含浸液７２０で含浸されることを確実とするように含浸液７２０の流量を調節することができる。また、ポンプ機構を含浸液７２０の外部貯蔵槽と連通させて、外部貯蔵槽から含浸液７２０を空間７１６に送り出すことも可能である。単一の貫通孔部７０５を有するものを図示しているが、いくつかの実施形態では、パイプ７０２は複数の貫通孔部を含むことも可能である。貫通孔部はパイプ７０２の長さに沿った所定の位置に配置することができる。各貫通孔部は、その貫通孔部の周りに配置されたＴ字管７１４を有することができる。各Ｔ字管７１４は、本明細書に記載した通り、各貫通孔部の周りに含浸液７２０の貯蔵槽を提供するように構成することができる。このように、含浸液７２０は、パイプ７０２の全長に沿った所定の位置で液体含浸表面に供給することができる。いくつかの実施形態では、液体含浸表面を維持するために、パイプ７０２の断面に沿って断続的に液体送出機構を配置することができる。いくつかの実施形態では、含浸液７２０の補充的な供給を必要とする貯蔵タンク、容器、又はいずれかの装置、及び／又はプロセス機器内の異なる位置及び高さに液体送出機構及び含浸液７２０を設けることができる。各貫通孔部７０５から補充された含浸液７２０は、貫通孔７０６が設けられていない液体含浸表面の位置へと拡散するので、液体含浸表面全体にわたってほぼ一定レベルの含浸液７２０を維持することができる。Ｔ字管７１４を有するものとして図示するが、いくつかの実施形態における装置７００は、含浸液７２０の貯蔵槽を提供することができる外装、Ｙ字管、膜、結合容器、又はタンク、又はそれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。

[00161] いくつかの実施形態では、パイプ７０２又は本明細書に記載する他のいずれかのパイプの内面をサンドブラストによって機械的にエッチングして、複数の固体フィーチャを形成することができる。次いで、パイプ７０２の側壁に一連の細孔又は貫通孔を機械的に穿孔することができる。含浸液７２０の貯蔵槽を形成する外装又はＴ字管を細孔の上に配置して、液体送出機構を生成することができる。いくつかの実施形態では、パイプ７０２の内面は、機械的エッチングの後、例えばスパッタコーティングによる表面改質を行って、固体フィーチャの表面エネルギを変更することも可能である。

[00162] いくつかの実施形態では、液体含浸表面に含まれる固体フィーチャは、例えば装置６００又は７００に関して記載した貫通孔６０６、７０６のような貫通孔を内部に画定するように構成することができる。例えばいくつかの実施形態では、固体フィーチャはハニカム状構造を含み、各ハニカム構造のエッジが固体フィーチャとして機能する（例えば約２μｍ、５μｍ、１０μｍ、又は約２００μｍまでの高さを有するフィンとして機能する）ことができ、これらのエッジに囲まれた部分内に貫通孔を画定することができる。いくつかの実施形態では、固体フィーチャは方形ポスト又はテーパー状ポストを含み、ポストの底部に隣接したポスト間の格子間領域に貫通孔を画定することができる。いくつかの実施形態では、固体フィーチャは、例えば連続的な溝又はパターン化された溝（例えばタイヤスレッドに類似のもの）等の溝を含み、貫通孔（例えば微小孔、スリット、又は孔等）は溝と交差して含浸液の貯蔵槽に流体連通することができる。いくつかの実施形態では、固体フィーチャは、内部に貫通孔を画定するように中空の中心部を有する環、円、長円、円筒、チューブ、隆起カップ、網、ひし形、又は他のいずれかの多角形の固体フィーチャを含み得る。

[00163] いくつかの実施形態では、液体再供給機構はスポンジを含むことができる。ここで図１７を参照すると、液体含浸表面８００は、複数の固体フィーチャ（明確さのために図示せず）と、固体フィーチャにより画定される格子間領域に配置された含浸液８２０と、を含む表面８１０を含む。表面８１０、固体フィーチャ、及び含浸液８２０は、本明細書に記載した表面、固体フィーチャ、又は含浸液のいずれかを含み得る。表面８１０の一端にスポンジ８１４が配置されている。スポンジ８１４は含浸液８２０の貯蔵槽８１６に結合され、貯蔵槽８１６がスポンジ８１４を介して液体含浸表面と流体連通するようになっている。スポンジ８１４に圧縮機構８１５が結合されている。圧縮機構８１５は、周期的に又は要求に応じて矢印Ａで示すようにスポンジ８１４を圧縮して、含浸液８２０の補充的な供給を液体含浸表面８００へと送り出すように構成することができる。

[00164] スポンジ再供給機構は、例えば、液体含浸表面が上に配置されたペンキトレーに含浸液を再供給するために使用可能である。図１７に示す液体再供給機構を用いて、ペンキを注ぐ前に、含浸液を液体含浸表面に手作業で供給することができる。ペンキは使用後に外に流し、スポンジを再び圧縮して含浸液を再供給した後にペンキを再びトレーに注ぐことができる。いくつかの実施形態では、洗濯用洗剤キャップの内面に液体含浸表面を配置することができる。このような実施形態では、スポンジ液体送出機構を液体含浸表面の一部に接触させ、これを圧縮させて新鮮な含浸液を送り出すことができる。これは、洗濯用洗剤を注ぐサイクルの間に実行可能である。このような実施形態では、スポンジはユーザによって手作業で表面に接触させるか、又は、スポンジを洗濯コンテナの開口部に配置して、洗濯用洗剤キャップがコンテナにねじ留めされるたびにスポンジを圧縮させることができる。

[00165] いくつかの実施形態では、接触液を保持するためのコンテナは、要求に応じて作動させることができる液体送出機構を含み得る。ここで図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、コンテナ９０（例えば洗剤ボトルのキャップ）は側壁９０２を含む。コンテナ９０の側壁９０２の内面に、液体含浸表面９００（例えば本明細書に記載した液体含浸表面のいずれか）を配置することができる。例えばコンテナ９０の基部等の側壁９０６に、含浸液９２０の容積を収容する貯蔵槽９０４が配置されている。貯蔵槽は、例えば圧力を加えることで屈曲又は他の変位のような変形が起こり得る変形可能部９０６を含む。貯蔵槽９０４の基部に、例えば隔壁、バタフライ弁、圧力弁、又は他のいずれかの適切な弁のような弁９０８が配置されている。弁９０８は、含浸液９２０の圧力が特定の閾値を超えるまで、含浸液９２０の容積がコンテナ９０により画定された内部容積へと送り出されるのを防止するように構成することができる。例えば図１８Ａに示す第１の構成では、貯蔵槽９０４に供給対象の含浸液９０２を充填することができる。ユーザは変形可能部９０６に対して矢印Ｂで示す方向の力を加えて、コンテナを図１８Ｂに示す第２の構成とすることができる。第２の構成では、変形可能部９０６が変形することで貯蔵槽９０４の容積が縮小している。これにより、貯蔵槽９０４内に配置された含浸液９２０に圧力がかかる。この圧力は、矢印Ｃで示すように弁９０８から含浸液９２０が放出されるには充分な大きさであり、これによって含浸液を液体含浸表面９００に再供給することができる。

[00166] いくつかの実施形態では、装置は内径を有する第１のパイプ又は導管を含むことができる。装置は、第１のパイプの内径と実質的に同様の外形を有する第２のパイプ又は導管も含み、第２のパイプは精密に第１のパイプの管腔に嵌合可能となっている。第２のパイプの側壁の内面に、本明細書に記載したような液体含浸表面を配置することができ、これが、第２のパイプの管腔を流れる接触液に対する非濡れ表面となる。第２のパイプの側壁に、くぼみ、溝、粗化、又は他のテクスチャを形成して、第１のパイプと第２のパイプとの間に含浸液の補充的な供給を保持するための貯蔵槽を形成すればよい。更に、第２のパイプの側壁に単一又は複数の貫通孔を画定して、含浸液の補充的な供給を貯蔵槽から液体含浸表面へと送り出せるようにする。この場合、含浸液は外部供給（図示せず）から貯蔵槽内に流れる。いくつかの実施形態において、含浸液は、例えば毛管作用、ベンチュリー効果、圧力差、又は重力流によって受動的に、貯蔵槽から液体含浸表面へと送り出すことができる。いくつかの実施形態では、アクティブポンプ機構を用いて貯蔵槽から液体含浸表面へと含浸液を送り出すことができる。このようなポンプ機構は、例えば重力ポンプ、サイフォンポンプ、蠕動ポンプ、手動ハンドポンプ、空気ポンプ、又は他のいずれかの適切なポンプ機構を含み得る。更に、例えば流量弁、流量計、圧力伝送器、コントローラ、又は他のいずれかの器具のような器具を用いて、液体含浸表面に対する含浸液の流量を制御することができる。

[00167] いくつかの実施形態では、装置はパイプ又は導管を含むことができ、このパイプの端部及び別のパイプ、付属品、又はコンテナに結合された含浸液の貯蔵槽を含む。例えばいくつかの実施形態では、パイプ又は他の導管は、パイプの内面に配置された液体含浸表面を含むシームレスパイプとすることができる。パイプの上流端又は上流部に、例えばフランジ、継手、又は他のいずれかの適切な結合機構を介して、含浸液の貯蔵槽を結合することができる。貯蔵槽を用いて、含浸液を連続的に又は要求に応じて液体含浸表面に供給することができる。いくつかの実施形態では、貯蔵槽は、所定量の含浸液を収容する交換可能又は使い捨てのフランジ継手とすればよい。フランジ継手からの含浸液が使い果たされるまで、含浸液を液体含浸表面に送り出すことができる。次いで貯蔵槽を別のフランジ継手貯蔵槽と取り替えるか、又は、例えばパイプの定期保守中に含浸液を再充填することができる。いくつかの実施形態では、２本のパイプの２つの端部間の間隙が、含浸液が流れる前述の貫通孔（例えばスリット）を含むことができる。この間隙は例えば、Ｔ字管を用いて所定位置にパイプを保持することで維持することができ、この場合、スペーサにより、画定された間隙空間（例えば０．１ｍｍから１ｍｍ）だけパイプを離して保持する。

[00168] いくつかの実施形態では、内面又はパイプ、導管、コンテナ、又は他のいずれかの表面に配置された液体含浸表面に含浸液を再供給するために、加圧送出システムを使用可能である。例えば高出力ジェット、送風機、スプレーガン、又は他のいずれかの適切な加圧送出システムを、液体含浸表面を含むパイプの上流端又は下流端、混合タンクの外周部、コンベヤの上部、ホッパー、又はコンテナの開口部に配置することができる。加圧送出システムは、含浸液の高圧ジェット又は噴射を送出して、液体含浸表面に配置されたいずれかの接触液を液体含浸表面から押しのけ、補充される含浸液を液体含浸表面に送り出すように構成することができる。いくつかの実施形態では、装置は、余分な含浸液を表面から例えば外部貯蔵槽へと送り出すことができる返還部（ｒｅｔｕｒｎ）を含むことができる。例えば含浸液は、重力、毛管作用、ポンプ機構（例えば正圧ポンプ、サイフォンポンプ等）を介して表面から排出するか、又は他のいずれかの適切な機構を用いて表面から余分な含浸液を除去することができる。

[00169] いくつかの実施形態では、含浸液は、気相からの凝結によって、又は含浸液を含む接触液溶液からの含浸液の直接核形成によって等、核形成によって供給することができる。いくつかの実施形態では、含浸液の流れは、浸透により進むか、又は濃度勾配によって動かすことができる。いくつかの実施形態では、接触液の前方の含浸液の濡れ隆起部は、部分的に含浸液を消耗した複数のフィーチャの格子間領域の上を通る際に、格子間領域を補充することができる。

[00170] いくつかの実施形態では、液体含浸表面が含み得る含浸液は、例えば磁気特性を有する液体のような強磁性液体とすることができる（例えば鉄ミクロ粒子もしくはナノ粒子又は磁性ミクロ粒子もしくはナノ粒子を含む含浸液）。そのような実施形態では、固体フィーチャは磁性又は非磁性であり得る。磁界を用いて、固体フィーチャ内及び／又は固体フィーチャ上の強磁性含浸液を安定化させることができる。更に、磁界は、固体フィーチャにより画定される格子間領域内に強磁性含浸液の補充的な供給を維持するように構成することができる。例えば、液体含浸表面上で磁界を引きずることで、磁界が固体フィーチャ上の強磁性含浸液の余分な容積を磁気的に引っ張ることができる。いくつかの実施形態では、強磁性含浸液を含む液体含浸表面を、コンテナの側壁の内面上に配置することができる。そのような実施形態では、磁界を用いて迅速に強磁性含浸液をコンテナの内面に再供給することができる。コンテナは、洗剤カップ、容器、タンク、又は本明細書に記載した他のいずれかのコンテナを含み得る。液体含浸表面に強磁性液体の補充的な供給を与えた後、磁界を除去して、液体含浸表面に含まれる固体フィーチャにより画定された格子間領域内に強磁性含浸液の補充的な供給を維持することを可能とする。

接触液により連行される連行含浸液の分離
[00171] 本明細書に記載した含浸液供給システムはいずれも、含浸液を回収することで、パイプを出る前に含浸液を接触液から分離させるように構成可能である。この分離デバイスは、パイプの端部又は液体含浸表面を有するパイプ領域の端部に配置すればよい。これによって、パイプの出口で接触液と共に放出される液体量を低減することができる。含浸液を表面から排除する機構は、受動的なもの（毛管作用によるもの等）、又は、例えばポンプ作用で液体を表面から除去する（例えば貯蔵槽の圧力をパイプ内の圧力未満に維持することによる）等の能動的なものであり得る。接触液が１つ又は複数の貫通孔を通って液体貯蔵槽に到達するのを防ぐため、孔は、突破圧力（すなわち毛管圧の差を克服するのに必要な圧力差）を増大させるように充分に小さい寸法とすればよい。あるいは、孔の上に配置した複数の固体フィーチャ（例えば網）が突破圧力を増大させるような極めて小さい細孔を有するならば、孔をもっと大きくしてもよい。また、パイプ材料であるｓについてθ_{ｌｓ（ｗ）}＜θ_ｃであること、更に、複数のフィーチャを含む材料であるｓについてθ_{ｌｓ（ｗ）}＜θ_ｃであることが望ましい。

[00172] 様々な方法を用いて、液体含浸表面（例えば液体含浸表面１００、２００又は本明細書に記載した他のいずれかの液体含浸表面）を形成することができる。図１９は、液体含浸表面を形成するための例示的な方法８０のフローチャートを示す。いくつかの実施形態では、液体含浸表面を形成するための方法８０は、第１の転落角を有する第１の表面上に複数の固体フィーチャを配置することを含む（８２）。例えば固体フィーチャは、トップダウン製造プロセス、スプレーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、又は本明細書に記載した他のいずれかのプロセスによって形成可能である。第１の表面に含浸液を塗布し（８４）、含浸液が複数の固体フィーチャ間の格子間領域を充填すると共に第１の転落角より小さい第２の転落角を有する第２の表面を形成するようにする。含浸液は、スプレーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、注入、気相成長法、又は本明細書に記載した他のいずれかの方法を用いて塗布すればよい。この方法は更に、第１のロール角より小さい第２の表面の第２の転落角を維持するように含浸液を再塗布することを含む（８６）。これにより、例えば液体含浸表面の超疎水性又は非濡れ性を維持することができる。任意選択として、格子間領域に配置された含浸液と接触している液体混合物から含浸液を塗布することができる（８８）。液体混合物は、最初に含浸液を塗布する際、又は固体表面上に形成された複数の固体フィーチャの格子間領域に配置された含浸液の量を補充する際に使用可能である。いくつかの実施形態では、液体含浸表面の格子間領域と流体結合された液体送出機構から含浸液を再塗布することができる。いくつかの実施形態では、液体送出機構は毛管作用によって格子間領域と流体連通され得る。いくつかの実施形態では、液体送出機構は、圧力差（例えばポンプ機構が生成する圧力差）又はそれらの組み合わせによって格子間領域と流体結合することができる。

[00173] 以下は、液体含浸表面及び液体再供給機構の様々な例を示す。これらの例は例示のためのものに過ぎず、本開示の範囲を限定することは意図していない。

蜜蝋から形成した固体フィーチャを含む液体含浸表面
[00174] 図２０Ａは、ＰＥＴ表面を含む液体含浸表面のＳＥＭ画像を示す。ＰＥＴ表面上に蜜蝋のエタノール懸濁液をスプレーした。エタノールを蒸発させて、ＰＥＴ表面上に配置された蜜蝋の粒子を残し、固体フィーチャを形成した。次いで、ＰＥＴ表面に含浸液をスプレーして液体含浸表面を形成した。図２０Ｂは、蜜蝋粒子内及び蜜蝋粒子上に配置された含浸液を示す。極めて低いφが観察され、含浸液は実質的に全ての固体フィーチャ上に配置されていた。

エッチングにより形成したアルミニウム表面上の階層固体フィーチャ
[00175] アルミニウム表面を酸性溶液で化学的にエッチングして、表面を粗化し固体フィーチャ（すなわちテクスチャ）を形成した。表面をソニケーターでアセトン洗浄して、汚れと汚染物質を除去した。クリーンな基板を２．５ＭのＨＣｌ溶液に室温で約８分間浸した。表面をもっと長時間ＨＣｌに露呈することで更に粗いテクスチャを得ることも可能である。エッチング後、表面を脱イオン水で完全に洗滌し、次いで約２０分間、沸騰水に浸した。この結果、階層固体フィーチャが２つの長さスケールで形成された。図２１Ａは、大きい方のフィーチャを示す固体フィーチャ形成後のアルミニウム表面のＳＥＭ画像を示し、図２１Ｂは、小さい方のフィーチャを示すテクスチャアルミニウム表面の一部の拡大図を示す。干渉計で求めた表面の複雑性は、約１．９５のウェンツェル粗度に等しい約９５％であった。しかしながら、この粗度パラメータは、図２１Ａに示す階層ナノフィーチャの充分な根拠となるものではなかった。従って、アルミニウムの実際のウェンツェル粗度はもっと高かった可能性がある。

サンドブラストによって形成したステンレス鋼表面上の固体フィーチャ
[00176] ステンレス鋼を、微小な炭化ケイ素サンド粒子によりサンドブラストした。ステンレス鋼の表面を約３０秒間、約１００ｐｓｉの圧力でサンドブラストした。基板を水で完全に洗滌し、次いでアセトン及びイソプロピルアルコールで洗浄して、ステンレス鋼表面から余分な砂粒子及び破片を除去した。図２２Ａはステンレス鋼表面のＳＥＭ画像を示し、図２２Ｂはステンレス鋼表面の一部の拡大像を示す。表面の複雑性は、約１．３５のウェンツェル粗度に等しい約３５％であった。

異なる粘度の含浸液を有する液体含浸表面の凝結に対する障壁
[00177] 図２３ａは、含浸液として１００ｃＳｔのシリコーンオイルを含む第１の液体含浸表面を示す。図２３ｃは、１０ｃＳｔのシリコーンオイルを含む第２の液体含浸表面を示す。双方の液体含浸表面を約－２０℃の温度に設定した室内に配置し、ペルチェ冷却器を用いて約－５℃の温度に冷却した。この極めて高度な冷却は、図２３ｃの第２の液体含浸表面に含まれる１０ｃＳｔのシリコンオイルのクローキング現象を克服するのに充分であった。第２の液体含浸表面上で凝結する水滴は半球形の形状であった。これに対して、第１の液体含浸表面に含まれる１００ｃＳｔの高粘度オイルの合体に対する障壁は、この高度な過冷においてもはるかに高かった。図２３ｂに示す第１の液体含浸表面の一部の拡大図に見られるように、第１の液体含浸表面上の水滴の球形度は、第２の液体含浸表面上で観察された球形度に比べて著しく低い。更に、小滴の合体は著しく低減している。

様々な液体含浸表面上に配置された異なる接触液の流れパラメータ
[00178] この例では、異なる含浸液を含浸させた多数の異なる固体フィーチャ上に多数の異なる外部相を流すことを含んだ一連の実験の結果を実証する。以下の表３に、行った実験の結果を示す。以下の表３において、θ_{ｏｓ（ａ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、空気（添え字「ａ」）の存在下での表面（添え字「ｓ」）上での含浸液（例えばシリコーンオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角であり、θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}は、外部相（添え字「ｅ」）の存在下での表面上（添え字「ｓ」）での含浸液（例えばシリコーンオイル、添え字「ｏ」）の後退接触角である。θ^＊ _ｃ＝Ｃｏｓ^－１（１／ｒ）はテクスチャ基板上の臨界接触角であり、α＊は転落角である。

[00179] ５００μＬ容積の外部流体を用いてスライドオフ角（ｓｌｉｄｅ ｏｆｆ ａｎｇｌｅ）を測定した。ただし、水については５μＬの小滴を用いた。θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃ}＜θ_ｃ ^＊の実験では、転落角α＊は小さい（例えば２０度以下）が、θ_{ｒｅｃ，ｏｓ（ｅ），}＞θ_ｃ ^＊の場合、転落角α＊は大きい（例えば４０度以上）ことが観察された。

[00180] 上の表３に示した実験データにおいて用いたシリコン表面は、１０μ四方のシリコンポスト（１０ｘ１０ｘ１０μｍ）であり、柱間の間隔は１０μｍであった。１０μ四方のシリコンマイクロポストは、フォトリソグラフィを用いてパターニングし、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を用いてエッチングした。ピラニア溶液を用いてテクスチャ基板を洗浄し、溶液堆積法を用いてオクタデシルトリクロロシラン（Ｓｉｇｍａ－ＡｌｄｒｉｃｈからのＯＴＳ）をコーティングした。

[00181] 上の表３に示した「ＷＰＴＦＥ」表面は、ＰＥＴ基板にスプレーした、テフロン（登録商標）粒子とＴｏｋｏ ＬＦ Ｄｉｂｌｏｃ Ｗａｘの７：１のスプレーコーティング混合物から構成した。カルナウバ蝋（ＣＷ）表面は、ＰＥＴ基板上にスプレーコーティングしたＰＰＥ ＣＷから構成した。含浸液は、プロピレンジ（カプリレート／カプレート）（「ＰＤＣ」）、Ｋｒｙｔｏｘ １５０６、ＤＯＷ ＰＭＸ ２００シリコーンオイル、１０ｃＳｔ（「シリコーンオイル」）、及びＣｈｒｉｓｔｏ－ｌｕｂｅ ＥＸＰ １０１４１３－１（「ＣＬ」）であった。用いた外部相は、マヨネーズ、練り歯磨き粉（例えばＣｒｅｓｔエクストラホワイトニング）、及び赤色の水性塗料であった。ウェンツェル粗度ｒは、Ｔａｙｌｏｒ ｈｏｂｓｏｎ干渉計を用いて測定した。φの精密な推定値は容易に得ることができなかったが、干渉計において、表に記載した全ての含浸表面でφは０．２５よりはるかに小さいことが観察され、試験を行い、これらの表面のφの上限として０．２５を用いて、ｃｏｓ^－１（（１－φ）／（ｒ－φ））＝θ_ｃが、θ^＊ _ｃの値より５度以下だけ大きいことが明らかになっている。

液体含浸表面及びＴ字貯蔵槽を有する導管
[00182] 図２４はパイプ「パイプ１」を示し、これは、このパイプ１の側壁の内面上に配置された液体含浸表面を含む。パイプに、エタノールに懸濁した蜜蝋粒子の溶液を充填して、この溶液を３０秒間かけて排出することで、パイプの内面上に固体フィーチャを形成した。排出後に表面上に残っていた溶液から溶剤を蒸発させると、テクスチャ表面が残った。固体フィーチャにプロピレングリコールジカプレート／ジカプリレートを含浸させて、スプレーコーティングにより液体含浸表面を形成した。パイプは貫通孔部を含んでいた。貫通孔部に、直径が約１／３２インチ（０．７９ｍｍ）の複数の貫通孔をパワードリルによって画定した。貫通孔部の周りにＴ字管を配置して、Ｔ字管が含浸液の補充的な供給を保持するための局所貯蔵槽を画定するようにした（図１６に概略的に示すように）。もっと大きい直径のＴ字管に導管を結合して、外部貯蔵槽から含浸液の一定の供給量を送り込んだ。Ｔ字管に対する含浸液の流量を制御できるように、導管に流量弁を設置した。接触液として機能する練り歯磨き粉のタンクに、パイプ１を通る接触液の流量を制御するように構成された流量弁を介して、パイプ１を結合した。全ての実験中、タンク圧力を約５ｐｓｉに維持した。図２５は、接触液の流量弁が開いて、接触液がパイプ１を流れていることを示す。図２５は弁の開放の約１分２０秒後に撮影されたものであり、非ニュートン性接触液が充分に高速でパイプ内を流れて、パイプの側壁にほとんど又は全くくっついていないことを示す。また、含浸液の弁も開放して、含浸液の補充的な供給が孔を通って液体含浸表面に送り出されるようにした。接触液の流量は約１３グラム／秒であり、含浸液の流量は約０．００６グラム／秒に維持した。接触液に対する含浸液の流量比は約０．０４％である。

[00183] 図２６は、パイプ１～４を通る接触液の流量のグラフを示す。パイプ１の流量を、液体含浸表面も液体含浸貯蔵槽も含まない第２のパイプ「パイプ２」、液体含浸表面を含むが液体含浸貯蔵槽を含まない第３のパイプ「パイプ３」、液体含浸貯蔵槽を含むがパイプ内面に複数の固体フィーチャを有しない第４のパイプ「パイプ４」を通る接触液の流量と比較した。パイプ２は、実験期間全体を通して接触液流量が最小であり、約０．４グラム／秒にとどまった。パイプ３は、パイプ２よりも接触液流量が著しく大きかった。パイプ３の流量は、ピークで約５．４グラム／秒であったが、約２．５グラム／秒まで徐々に低下した。パイプ４は、初期流量が約９．０グラム／秒と高かったが、劇的に低下して、ほぼパイプ２の流量となった。これに対して、パイプ１の接触液流量は、パイプ２、パイプ３、及びパイプ４の流量よりも相当に大きかった。パイプ１の流量は約１３グラム／秒であり、これは約１４０秒の動作後に約１２グラム／秒に低下した。パイプ４は、液体潤滑剤の平均流量が約０．１５グラム／秒であり、これはパイプ１の０．００６グラム／秒より著しく大きかった。パイプ４（コーティングなし）の内面に対する液体潤滑剤の流量が大きいにもかかわらず、接触液の流量は、パイプ１（連続的な液体再供給がある液体含浸表面）の接触液流量よりはるかに小さかった。

[00184] システム、方法、及びデバイスの様々な実施形態について記載したが、それらは限定でなく一例としてのみ提示したことは理解されよう。上述の方法及びステップは特定の順序で発生する特定のイベントを示すが、この特定のステップの順序は変更可能であり、そのような変更は本発明の変形に従うものであることは、本開示の利点を有する当業者には認められよう。更に、ステップのいくつかは、上述のように順次実行し得るだけでなく、可能な場合には並行プロセスで同時に実行可能である。実施形態を具体的に図示し記載したが、形態及び詳細において様々な変更を行い得ることは理解されよう。

Claims (22)

1. 第１の転落角を有する第１の表面と、
   前記第１の表面上に配置された複数の固体フィーチャであって、前記複数の固体フィーチャ間に格子間領域を画定する、複数の固体フィーチャと、
   前記格子間領域に配置された含浸液であって、前記格子間領域が、毛管現象によって前記含浸液で含浸されたままとなるような寸法及び構成である、含浸液と、
   前記格子間領域に配置された前記含浸液によって少なくとも部分的に画定された、前記第１の転落角より小さい第２の転落角を有し、前記第１の転落角及び前記第２の転落角は同一の流体に関するものである、第２の表面と、
   供給対象の含浸液を収容するように構成された貯蔵槽と、
   前記含浸液を前記第１の表面に沿って拡散するように配置及び構成された拡散液と、
   前記貯蔵槽に流体結合された導管を通じて前記貯蔵槽から前記格子間領域に前記供給対象の含浸液を要求に応じて移送する液体送出機構であって、前記貯蔵槽から前記格子間領域へ含浸液を移送するように構成されたポンプ機構を含む液体送出機構と、を備える液体含浸表面を有する装置。
2. 前記貯蔵槽が、供給対象の含浸液が毛管作用によって前記格子間領域に流入可能となるように前記貯蔵槽が前記格子間領域に流体結合されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記供給対象の含浸液を収容する前記貯蔵槽が前記格子間領域より高い圧力下にあって、前記供給対象の含浸液が圧力差によって前記格子間領域に強制的に流入する、請求項２に記載の装置。
4. 前記液体含浸表面が、０＜φ＜０．２５の範囲を有する浮上領域部φ及び拡散係数Ｓ_{ｏｅ（ｖ）}＜０の少なくとも一方を有する、請求項１に記載の装置。
5. 前記浮上領域部φが０．０１＜φ＜０．２５の範囲を有する、請求項４に記載の装置。
6. 前記固体フィーチャが、化学的に改質した表面、コーティングした表面、及び単層と結合した表面の少なくとも１つを備える、請求項５に記載の装置。
7. 接触液の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０、及び、気相の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＝０の少なくとも１つである、請求項１に記載の装置。
8. 気相の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０、及び、接触液の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＞０の少なくとも１つである、請求項１に記載の装置。
9. 気相の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜臨界接触角θ_ｃ、及び、接触液の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜臨界接触角θ_ｃの少なくとも１つである、請求項１に記載の装置。
10. 気相の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｖ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜テクスチャ基板上の臨界接触角θ^＊ _ｃ、及び、接触液の存在下での表面上での含浸液の後退接触角θ_{ｏｓ（ｅ），ｒｅｃｅｄｉｎｇ}＜テクスチャ基板上の臨界接触角θ^＊ _ｃの少なくとも１つである、請求項１に記載の装置。
11. 前記液体含浸表面上に接触液が配置されており、前記接触液が前記含浸液とは異なる、請求項１に記載の装置。
12. 前記装置が、コンテナ、パイプライン、ノズル、弁、導管、容器、ボトル、型、金型、シュート、ボウル、桶、大箱、キャップ、洗濯用洗剤キャップ、及びチューブの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記接触液が、食品、化粧品、セメント、アスファルト、タール、アイスクリーム、卵黄、水、アルコール、水銀、ガリウム、冷凍剤、練り歯磨き粉、ペンキ、ピーナッツバター、ゼリー、ジャム、マヨネーズ、ケチャップ、マスタード、調味料、洗濯用洗剤、ガソリン、石油製品、オイル、生体液、血液、及び血漿の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の装置。
14. 前記複数の固体フィーチャが１．０１より大きいウェンツェル粗度を有する、請求項１に記載の装置。
15. 第１の転落角を有する第１の表面上に複数の固体フィーチャを配置することと、
    前記第１の表面に含浸液を塗布して、前記含浸液を前記複数の固体フィーチャ間の格子間領域に含浸させ、前記含浸液が、前記第１の転落角より小さい第２の転落角を有する第２の表面を形成することであって、前記第１の転落角及び前記第２の転落角は同一の流体に関するものであることと、
    拡散液を配置して前記含浸液を前記第１の表面に沿って拡散させることと、
    前記第１の表面の前記第１の転落角より小さい前記第２の表面の前記第２の転落角を維持するように前記含浸液を要求に応じて補充することと、を備え、
    前記含浸液は、貯蔵槽から導管を通じて前記格子間領域へ供給対象の含浸液を移送するように構成されたポンプ機構を含む液体送出機構から補充される、耐久性を向上させた液体含浸表面を生成する方法。
16. 前記含浸液が、前記格子間領域に配置された前記含浸液に接触している多相液から補充される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記含浸液が、前記格子間領域に流体連通している液体送出機構から補充される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記液体送出機構が、毛管作用及び圧力差の少なくとも一方によって前記格子間領域に前記含浸液を送り出すように構成される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記方法が前記第２の表面上に接触液を配置することを含み、前記接触液が前記含浸液とは異なる、請求項１５に記載の方法。
20. 前記接触液が、食品、化粧品、セメント、アスファルト、タール、アイスクリーム、卵黄、水、アルコール、水銀、ガリウム、冷凍剤、練り歯磨き粉、ペンキ、ピーナッツバター、ゼリー、ジャム、マヨネーズ、ケチャップ、マスタード、調味料、洗濯用洗剤、ガソリン、石油製品、オイル、生体液、血液、及び血漿の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１の表面が、コンテナ、パイプライン、ノズル、弁、導管、容器、ボトル、型、金型、シュート、ボウル、桶、大箱、キャップ、洗濯用洗剤キャップ、及びチューブの少なくとも１つの表面である、請求項１９に記載の方法。
22. 前記第２の表面上に接触液が配置されており、前記接触液が、食品、化粧品、セメント、アスファルト、タール、アイスクリーム、卵黄、水、アルコール、水銀、ガリウム、冷凍剤、練り歯磨き粉、ペンキ、ピーナッツバター、ゼリー、ジャム、マヨネーズ、ケチャップ、マスタード、調味料、洗濯用洗剤、ガソリン、石油製品、オイル、生体液、血液、及び血漿の少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。

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