在基础结构上施加涂层

技术领域

本发明涉及为基础结构至少部分地提供具有微观聚合物结构的固化聚合物涂层的方法、组件和系统。

背景技术

现在已经知道了几十年，表面上的特定形状的涂层可以有助于例如减小表面的阻力。例如，当在微观尺度上分析鲨鱼的皮肤时，可能会观察到它由肋条(脊或肋骨)组成，这些肋条在长度方向上彼此平行。当鲨鱼在水中游动时，这些肋条有助于减小鲨鱼的阻力。对于许多不同的应用，在整个自然界都会观察到这种微观图案。此处仅作为示例提及了阻力的减小。其他示例可以包括自清洁涂层、防涂鸦涂层、防污涂层或吸湿涂层。

同样已经有几十年了，期望在人造物品(例如包括小汽车、赛车的车辆、飞机、轮船、自行车或例如风力涡轮机叶片)上施加这样的涂层(例如，微观尺度的聚合物涂层)，以例如减小这些人造物品的阻力。尽管先前已经进行了许多尝试来施加这样的涂层，但是过去还没有发现合适的可商业应用的方法。

Wu和Russel在2009年发表在《Nano Today》杂志上的科学文章“micro-and nano-patterns created via electrohydrodynamic instabilities”中，描述了一种在基础结构上形成固化聚合物涂层的方法。该方法包括在硅基板上旋转涂覆聚合物的薄层，将顶部电极放在聚合物薄膜的顶部，将整个系统加热到聚合物的玻璃化转变温度以上并且施加外部电压，等待几秒钟至几周直到形成图案成型，并且通过将系统快速冷却至室温来冻结所述图案成型。

根据该论文，该方法在聚合物结构的成型中遭受严重的不稳定性。根据该论文，通过这种方法形成的聚合物结构对于大表面而言失去了有序性，即，通过这种方法形成的图案在大表面上应用时是不规则的。这使得所描述的方法不适合大规模(工业)应用。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上述方法的不稳定性。更具体地，本发明的目的是提供一种更可靠、可重复和/或可预测的方法，以为基础结构至少部分地提供固化或冻结的聚合物涂层。

因此，根据本发明，提出了权利要求1的方法。

因此，换言之，本发明涉及一种为基础结构至少部分地提供具有微观聚合物结构的固化聚合物涂层的方法，该方法包括以下步骤：

-在基础结构的至少一部分上施加未固化聚合物材料，用具有第一符号的电荷使未固化聚合物材料带电；

-在所述未固化聚合物材料的至少一部分的上方的一定距离处提供至少一个电极；

-用具有与第一符号相反的第二符号的电荷使至少一个电极带电，从而使未固化聚合物材料静电吸向至少一个电极并且使未固化聚合物材料变形为包括一个或多个具有形状的未固化微观聚合物结构的未固化结构化聚合物材料；

-通过以下操作控制并稳定化一个或多个未固化微观聚合物结构的形状：

o在使至少一个电极带电时，监测电极与未固化微观聚合物结构之间电流的出现和安培数；

o设置所述安培数的阈值；

o当超过了安培数的所述阈值时，至少通过以下操作来降低所述安培数：

■减少电极上的电荷，和/或

■增加电极与未固化微观聚合物结构之间的距离，以及

-使一个或多个未固化微观聚合物结构固化，从而形成固化聚合物涂层。

在形成固化聚合物涂层的已知方法中，不可能获得一致且可预测的形状的固化微观聚合物结构。在Wu和Russel的文章中指出，“聚合物微结构远非平衡状态”，并且“迄今为止，“完美”和“泄漏”介电模型之间没有令人信服的实验区别”。尽管现有技术已经显示成功形成了固化微观聚合物结构，但是这些结构的形状是不可预测的且不一致的。

然而，对于工业规模的应用，需要可靠、可重复和可预测的形状和图案。因此，对于这种工业应用，现有技术的方法是不够的。

根据本发明，通过增加控制并稳定化一个或多个未固化微观聚合物结构的形状的步骤，至少部分地解决了获得限定涂层的固化微观聚合物结构的可靠、可重复和可预测的形状和图案的这种问题。

当使至少一个电极带电时，通过监测电极与未固化微观聚合物结构之间电流的出现和安培数，允许未固化微观聚合物结构的形状的这种控制和稳定化。如现有技术中已经认识到的，当聚合物结构开始形成时，首先由于静电吸引，少量的聚合物材料将朝向电极上升。随着聚合物材料越来越靠近电极，静电吸引变得更大并且聚合物结构的生长越来越快。

申请人已经发现，随着聚合物结构的生长越来越快，静电吸引变得很大，以至于最终聚合物材料接触电极。在聚合物材料接触电极之前，它刺向电极。聚合物材料刺向电极的这种情况称为“喷射”。这种接触和喷射是不希望的，因为未固化聚合物材料的电荷随后被电极及其供电单元吸收，静电吸引消失，并且当未固化聚合物材料再次被重力向下拉动时，聚合物结构消失。

申请人已经进一步发现，由于静电吸引(电子的流动方向取决于电极和未固化聚合物材料的电荷)使电子从聚合物材料和电极中的一者脱离朝向聚合物材料和电极中的另一者，因此在未固化聚合物材料接触电极之前，微小但可测量的电流已经开始在电极和未固化微观聚合物结构之间流动。

申请人已经发现，通过测量和监测电极与未固化微观聚合物结构之间的电子的这种电流，可以稳定化并控制未固化微观聚合物结构的形状。即，根据本发明，当该电流的安培数超过了阈值时，采取措施以减小未固化微观聚合物结构与电极之间电流的安培数。当可以成功减小未固化微观聚合物结构与电极之间电流的安培数时，可以稳定化并固化聚合物结构的形状，从而形成涂层。

为减小未固化微观聚合物结构与电极之间电流的安培数而采取的措施可以是减少电极上的电荷和/或增加电极与未固化微观聚合物结构之间的距离。两种措施是等效的，因为它们具有相同的效果：减小电极与未固化微观聚合物结构之间的静电吸引。这种减小的静电吸引阻止或减少了聚合物结构的生长并稳定了其形状。这种减小的静电吸引也阻止或减少了电极与未固化微观聚合物结构之间电子的流动，因此阻止或减小了未固化微观结构与电极之间电流的安培数。

本发明涉及一种为基础结构至少部分地提供具有微观聚合物结构的固化或冻结的聚合物涂层的方法。大多数或所有聚合物的固有物理性质是其具有其形状可以变形的状态和其形状固定的状态。根据本发明，聚合物可以为热固性聚合物(在其形状固定后不允许再次使聚合物材料变形)，或者热塑性聚合物(允许使聚合物材料多次变形)。对于热固性材料和热塑性材料两者而言，可变形状态称为“未固化”状态。即，在本发明的上下文中，未固化聚合物是处于其形状可以改变的状态的聚合物。对于热固性材料和热塑性材料两者而言，固定形状称为“固化”状态。即，在本发明的上下文中，固化聚合物是处于其形状固定的状态的聚合物。因此，在本发明的上下文中，固化热固性材料的步骤和冻结热塑性材料的步骤都称为“固化”步骤。

优选地，处于未固化状态的聚合物的粘度相对较低。这允许聚合物相对快速地变形，如果期望以工业规模应用，则这可能是有益的。申请人发现适合于初步测试的聚合物的例子包括例如环氧聚合物；聚氨酯和聚丙烯酸酯。然而，可以预见的是，许多其他聚合物材料也适合于在该方法中使用，并且本发明不仅限于在此列出的聚合物。

在实施方案中，聚合物材料是复合材料，例如包括不同聚合物的混合物或者聚合物与非聚合物材料的混合物。

根据本发明，形成在聚合物材料中的聚合物结构是微观的。例如，结构可以为纳米级或微米级。例如，在不使用任何辅助工具(例如显微镜或环)的情况下，这些结构可能很难用肉眼看到，或者甚至用肉眼都看不到。

根据本发明，将未固化聚合物材料施加在基础结构的至少一部分上。已知许多方法以将未固化聚合物材料施加到基础结构上，并且本发明不限于它们中的任何一种。可以使用任何方法。方法的示例例如为静电纺丝或电动流体动力印刷。

当将未固化聚合物材料施加至基础结构上时或者将其施加至基础结构上之后，用具有第一符号的电荷使该未固化聚合物材料带电。此电荷可能相对较弱，例如约为1-5mC/m

根据本发明，至少一个电极设置在未固化聚合物材料的至少一部分的上方的一定距离处。因此，与基础结构的尺寸相比，电极可以较小。尽管基础结构可以在几平方厘米或更小直至几百平方米或更大的任何位置，但是电极优选为毫米或亚毫米范围或更小。设想了微米级或甚至更小的电极。

然而，电极和基础结构也可以都是微观尺度的，例如在微米范围或更小。电极可以具有与基础结构相同的尺寸，或者电极可以大于基础结构。

在可能的实施方案中，在基础结构上方设置多于一个的电极。例如，电极可以沿着基础结构在移动方向上移动，然而设置了多个电极；例如在基本垂直于移动方向的方向上排列。

在可能的实施方案中，电极在其面对聚合物材料的一侧基本上是平坦的。在另一个实施方案中，电极在其面对聚合物材料的一侧具有尖锐的和/或尖头的形状。

在聚合物材料上方的一定距离处设置一个或多个电极。优选地，当执行该方法时，始终防止未固化或固化聚合物材料与电极之间的接触。优选地，聚合物材料与电极之间的距离很小，例如，小于2mm。

根据本发明，用与未固化聚合物材料的电荷相反的电荷使电极带电。由于电极上的电荷，以及电极上的电荷与未固化聚合物材料上的电荷之间的符号差别，未固化聚合物材料被静电吸向电极。结果，由聚合物材料形成了例如具有峰形的聚合物结构。

根据本发明，如上所述，该方法包括控制并稳定化一个或多个未固化微观聚合物结构形成之后的形状的步骤。

在控制并稳定化未固化微观聚合物结构的形状的过程中或之后，根据本发明的方法包括使一个或多个未固化微观聚合物结构固化的步骤，从而形成固化聚合物涂层。已知使未固化聚合物固化的许多方法，包括但不限于冷却聚合物(以自然方式，通过除去热量或通过增加冷量)以及将紫外线施加至聚合物。在热固性聚合物的情况下，可以施加热量以蒸发热固性聚合物中的溶剂和/或加速固化。根据本发明，可以使用任何已知的固化方法。

在固化微观聚合物结构的步骤之后，基础结构至少部分地设置有固化聚合物涂层。通过沿着基础结构移动电极并重复该方法，可以增加涂层的尺寸，从而为基础结构的较大部分提供固化聚合物涂层。最终，在继续重复该方法时，整个基础结构可以设置有涂层。

在根据本发明的实施方案中，该方法进一步包括以下步骤：将电极移动到基础结构上方的不同位置，并重复所有方法步骤。随着电极沿着基础结构移动并且执行该方法，可以形成微观聚合物结构的图案。例如，在移动电极并重复该方法的同时，可以形成平行排的肋状(肋骨状、脊状)聚合物结构。例如，多排之间的间隔可以相同，而肋状结构也具有相同的高度。然而，微观聚合物结构的几种不同的重叠或非重叠图案也可以应用于相对较大的基础结构。

在本发明的实施方案中，可以通过将电极重复地移动到基础结构上方的不同位置并重复所有其他方法步骤来形成微观聚合物结构的定制图案。例如，通过继续执行根据本发明的方法，例如微观聚合物结构的重复图案可以形成涂层。

在实施方案中，该方法进一步包括以下步骤：使电极沿着基础结构优选地以直线移动，从而形成一个或多个细长的肋状微观聚合物结构。例如，配置为执行根据本发明的方法的系统可以包括三个连续的装置/模块：聚合物施加装置，其配置为将未固化聚合物材料施加在基础结构上，用具有第一符号的电荷使未固化聚合物带电；控制装置或组件，其包括电极，该电极配置为形成包含一个或多个未固化微观聚合物结构的未固化结构化聚合物材料并且控制并稳定化所形成的微观聚合物结构，该控制装置或组件布置在聚合物施加装置的后面；以及固化装置，其配置为使微观聚合物结构固化，该固化装置例如布置在控制装置或组件的后面。包括聚合物施加装置、控制装置或组件以及固化装置的系统可以沿着基础结构移动，以在系统的移动和运行时施加涂层。

在本发明的实施方案中，未固化微观聚合物结构与电极之间的电流通过与电极串联电连接的分流电阻器来进行测量。分流电阻器基本上是在使用中对其施加电压的电阻，并且电流可以通过其流动。当电流流过分流电阻器时，施加在其上的电压会下降。因此，通过分流电阻器的电流越大，施加在其上的电压越小。分流电阻器在使用中具有电压。当在电极与未固化微观聚合物结构之间没有电流流动时，通过分流电阻器的电压基本上等于提供给分流电阻器的电压。当电流开始在电极与未固化微观聚合物结构之间流动时，该电流也到达分流电阻器并且通过分流电阻器的电压由于该电流而下降。通过监测通过分流电阻器的电压，因此可以(间接)测量和监测电极与未固化微观聚合物结构之间的电流。

在实施方案中，分流电阻器的电阻约为兆欧，例如，在10MΩ至100MΩ之间。

在本发明的实施方案中，安培数的阈值具有小于100纳安的量值。取决于用于测量电极与未固化微观聚合物结构之间电流的测量单元的类型，可以观察到较低的电流水平。使用现成的分流电阻器，例如可以测量纳安范围的电流。

在实施方案中，通过使电极与电源或地之间的连接短路来减少电极上的电荷。当仅使用一个电源时，这将完全除去电极上的电荷，并且消除电极与聚合物材料之间的静电吸引。当电极例如通过多个电源带电，并且电源之一被短路时，这减少了电极上的电荷并且减小了电极与聚合物材料之间的静电吸引。在电极与聚合物材料之间的电流的测量与聚合物材料(不期望的)喷向电极之间的时间通常很短，例如，约几毫秒。在一个测试中，电流的测量与聚合物的喷射之间的时间约为20毫秒。可能无法在该非常短的时间内充分降低为电极供电的电源的功率输出。在那种情况下，连接的短路可能是优选的。

在实施方案中，mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)开关与电极并联电连接，以至少部分地减少施加在电极上的电荷和/或电压。mosfet将电极连接至地面或电源。如果mosfet切换，则电流可以流过mosfet并且施加在电极上的电压下降。因此，通过改变施加在mosfet上的电压，可以控制施加至电极的电荷量和/或电压。

可替代地，在实施方案中，在电源的功率输出的这种快速减小(即，在几毫秒内)是可能的情况下，可以应用使电极带电的电源的输出电压的改变以减少电极上的电荷。

在本发明的实施方案中，通过使电极远离基础结构和未固化微观聚合物结构来减小电极与聚合物结构之间电流的安培数。该措施还减小了电极与聚合物材料之间的静电吸引，并因此减小了电流的安培数。

在可替代的实施方案中，可以使基础结构远离电极，以增加电极与未固化微观聚合物结构之间的距离。

在本发明的实施方案中，在稳定化一个或多个未固化微观聚合物结构的同时，执行使一个或多个未固化微观聚合物结构固化的步骤。这允许形成可预测的、可靠的和可重复的聚合物结构。优选地，快速地执行固化步骤，例如通过用激光束施加紫外线(当聚合物是可紫外线固化的聚合物时)和/或通过除去热量来冷却聚合物。例如用激光束施加紫外线的一个优点是其可以轻松聚焦，使得固化步骤和形成聚合物结构的步骤可以在彼此附近同时执行，而不会互相影响。

在实施方案中，未固化微观聚合物结构是峰形的，即具有尖锐的上边缘。当将减阻涂层施加至基础结构上时，这种尖锐的上边缘例如是优选的。

在实施方案中，施加在电极上以使其带电的电压小于3,5kV，例如在1至3kV之间，优选在1,5至2,5kV之间。但是也可以预见其他电压。尤其取决于电极与聚合物材料之间的距离、电极与聚合物材料之间的介质以及聚合物材料的电荷，可以在电极上施加合适的电压。

在实施方案中，在未固化结构化聚合物材料(和未固化微观聚合物结构)的形成期间，电极与未固化聚合物材料之间的距离为至多2mm，例如1mm或更小。优选地，电极与聚合物材料之间的距离尽可能小，同时仍允许形成结构化材料(聚合物结构)。设想当电极与聚合物材料之间的距离减小时，电极上所需的电荷会降低。

在实施方案中，在未固化结构化聚合物材料和未固化微观聚合物结构的形成期间，在电极与聚合物材料之间存在空气。初步测试表明，当电极与未固化聚合物材料之间存在正常空气时，可以获得令人满意的结果。可以预见的是，电极周围的保护性环境对于通过该方法生产的涂层的可预测性和可重复性是有利的，例如，其中在未固化聚合物材料与电极之间存在除空气之外的另一种介质，例如惰性气体和/或(近)真空。

在实施方案中，通过将一条或多条未固化带电聚合物材料的线静电纺丝到基础结构上来施加未固化聚合物材料。静电纺丝是将带电聚合物材料施加到基础结构上的许多已知方法之一。静电纺丝的一个特别的优点是在施加聚合物材料的过程中已经可以达到局部的高度升高，从而使聚合物结构的形成更加容易。

在实施方案中，通过将未固化带电聚合物材料的层电流体动力印刷到基础结构上来施加未固化聚合物材料。电流体动力印刷是将带电聚合物材料施加到基础结构上的许多已知方法之一。

在实施方案中，将未固化聚合物材料施加到基础结构上的步骤包括将未固化聚合物材料施加到基础结构上的第一子步骤，随后是用电荷使所述未固化聚合物材料带电的第二子步骤。例如，可以将电子吹到未固化聚合物材料上以对其施加电荷。

在实施方案中，未固化带电聚合物材料的电荷为正号。在可替代的实施方案中，未固化带电聚合物材料的电荷为负号。

在实施方案中，基础结构具有双曲率。例如，基础结构可以是飞机部件，例如机身或机翼。例如，基础结构可以是船只的船体。例如，基础结构可以是车辆(一部分)、例如(竞赛)汽车、(竞赛)自行车、发动机等。例如，基础结构可以是风力涡轮机叶片。尤其是对于具有双曲率的基础结构，通常非常难以在其表面层上施加纹理化涂层。然而，由于电极设置在聚合物材料上方，因此在根据本发明的方法中，基础结构的形状不限制该方法的可能应用。因此，该方法还适合于在具有双曲率的表面上施加涂层。

在实施方案中，施加在基础结构上的涂层是不均匀的。例如，在基础结构的部分处，所形成的微观聚合物结构可以比在基础结构的其他部分处更高和/或更彼此靠近。有利地，可以通过根据本发明的方法实现涂层的微观结构形状的这种变化。

在本发明的实施方案中，该方法是工业方法，其中该方法例如适合于在大量类似产品上施加相同的涂层或者在(非常)大的基础结构上施加涂层，同时涂层的品质一致、可重复且可预测。

本发明进一步涉及根据权利要求11所述的组件。

换言之，可以说根据权利要求11所述的组件配置为执行根据权利要求1所述的方法的特征部分。

上面描述的关于方法的实施方案也可以有利于和/或应用于根据本发明的组件。

在本发明的实施方案中，控制单元包括开关，例如mosfet开关，其配置为至少部分地使电源与电极之间的电连接短路。如上所述，使电源与电极之间的电连接短路是减少电极上的电荷、减小电极与聚合物结构之间的电流和静电吸引以及稳定化聚合物结构的可能措施之一。

在实施方案中，控制单元配置为减小电源的输出电压。如上所述，减小电源的输出电压，尤其是如果它可以足够快地完成的情况下，是减少电极上的电荷、减小电极与聚合物结构之间的电流和静电吸引以及稳定化聚合物结构的可能措施之一。

在本发明的实施方案中，控制单元包括可操作地连接至电极的致动器，该致动器配置为使电极远离未固化微观聚合物结构。如上所述，使电极远离聚合物结构是减小电极与聚合物结构之间的电流和静电吸引以及稳定化聚合物结构的可能措施之一。例如，致动器可以是压电元件或弹性元件。

本发明进一步涉及根据权利要求14所述的系统。

本发明进一步涉及根据权利要求15所述的机械臂。

根据本发明的第二方面，提出了一种为基础结构至少部分地提供具有微观结构的涂层的方法，该方法包括以下步骤：

-在基础结构的至少一部分上提供可变形材料，用具有第一符号的电荷使所述可变形材料带电；

-在所述可变形材料的至少一部分的上方的一定距离处提供至少一个电极；

-用具有与第一符号相反的第二符号的电荷使至少一个电极带电，从而使可变形材料静电吸向至少一个电极并且使可变形材料变形为包括一个或多个具有形状的可变形微观结构的可变形结构化材料；

-固定一个或多个可变形微观结构的形状，从而形成涂层；

该方法的特征在于，在固化一个或多个可变形微观结构的步骤之前或期间，该方法包括以下步骤：

-通过以下操作来控制并稳定化一个或多个可变形微观结构的形状：

o在使至少一个电极带电时，监测电极与可变形微观结构之间电流的出现和安培数；

o设置所述安培数的阈值；

o当超过了安培数的所述阈值时，至少通过以下操作来降低所述安培数：

■减少电极上的电荷，和/或

■增加电极与可变形微观结构之间的距离。

除了设置在基础结构上的材料之外，根据本发明第二方面的方法与根据本发明第一方面的方法相似并且相当。该材料可以是聚合物，但也可以是金属或复合材料。优选地，该材料在大气条件下处于其固态。

例如，当将材料设置在基础结构的至少一部分上时，将该材料施加在基础材料的顶部。

例如，基础结构的顶层至少部分地被改变(例如加热)以使其可变形，从而将材料设置在基础结构的至少一部分上。

“可变形”材料是处于可以使材料的形状变形的状态的材料。

当“固定”材料时，材料的形状被冻结、固化或以其他方式固定，使得材料不再是可变形的，至少直到其再次被改变为止。

关于本发明的第一方面描述的实施方案对于本发明的第二方面也可以是有利的。仅关于第一方面描述的实施方案也可以与本发明的第二方面结合应用。

附图说明

将参照所附附图进一步阐明本发明的这些和其他方面，其中：

图1示意性地示出了包括微观聚合物结构的未固化结构化聚合物材料的形成，该微观聚合物结构来自通过电极施加在基础结构上的未固化聚合物材料；

图2示意性地示出了根据本发明的系统的第一实施方案的部分，该系统为基础结构至少部分地提供具有微观聚合物结构的固化聚合物涂层；

图3示意性地示出了监测单元，其在根据图2的系统运行时测量通过分流电阻器的电流；

图4示意性地示出了根据本发明的系统的第二实施方案的部分，该系统为基础结构至少部分地提供具有微观聚合物结构的固化聚合物涂层；

图5示意性地示出了根据本发明的方法的实施方案；

图6示意性地示出了根据本发明的机械臂的实施方案。

具体实施方式

图1中示出了电极4，其布置在未固化聚合物材料2的层的一部分上方的一定距离处。此处，电极4是峰形的，但这不是必需的。电极4还可以例如是平坦的或弯曲的。未固化聚合物材料2施加在基础结构1上，并且通过电荷带电。此处，未固化聚合物材料2上的电荷的符号S1为正。

如图1所示，电荷也施加至电极4，电极4上的电荷在此为负。即，在图1的实施方案中，电极4上的电荷的符号S2为负。由于电极4与未固化聚合物材料2上的电荷差，未固化聚合物材料2静电吸向电极4。如所示出的，该静电吸引使未固化聚合物材料2的一部分变形为未固化结构化聚合物材料2'，所述未固化结构化聚合物材料2'包括在此具有峰形的未固化微观聚合物结构2A。未固化聚合物材料2的一部分被静电吸引向上拉动，并且形成聚合物结构2A。

如可以参照图1所说明的，优选地，控制并稳定化聚合物结构2A的形状。更具体地，当聚合物结构2A接触电极4时，这是不希望的。可以例如希望聚合物结构2A的高度不超过假想线L。下面参照图2和图4说明聚合物结构2A的形状的这种控制和稳定化。

图2示出了为基础结构1至少部分地提供由微观聚合物结构形成的固化聚合物涂层的系统和组件的一部分。在图2中，基础结构1已经设置有具有电荷的未固化聚合物材料2。例如，以下参照图5说明如何将未固化聚合物材料2施加在基础结构1上。

图2中示出了电源6，其配置为用电荷使电极4带电。在电源6和电极4之间存在电连接7。

图2中进一步示出了控制单元9，其配置为控制并稳定化形成在聚合物材料2中的聚合物结构的形状。类似于图1，图2也示出了布置在聚合物材料2上方的电极4。图2中未示出的是形成在聚合物材料2中的聚合物结构。如所说明的，申请人已经发现，随着聚合物材料2中形成聚合物结构，在聚合物结构喷向电极4之前不久(例如，几毫秒)，已经可以在电极4与聚合物材料2之间测量到电流。

图2中进一步示出了测量单元10，在此是分流电阻器5，其配置为在使电极4带电时，监测电极4与未固化微观聚合物结构2A之间的电流的出现和大小。更具体地，分流电阻器5与电极4串联电连接。

测量单元10布置成与控制单元9连通。在系统和/或组件的运行期间，即，在执行根据本发明的方法时，预期电极4与聚合物结构2A之间的电流。测量单元10间接测量该电流。在执行测量并提供电流的安培数时，控制单元9将电流的安培数与预设阈值进行比较。再次参照图1，当超过了该阈值时，形成的聚合物结构2A的高度预期会超过假想线L。由于这是不希望的，因此控制单元9采取行动。根据本发明，该行动可以减少电极4上的电荷和/或增加电极4与聚合物结构之间的距离。

在图2的实施方案中，示意性地示出了这些行动中的第一个：减少电极4上的电荷。因此，提供了与电极并联连接的mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)开关11。当控制单元9确定出超过了电极4与聚合物结构之间电流的预设阈值时，它可以激活mosfet开关11。在激活mosfet开关11时，由电源6提供的电荷的至少一部分被短路，从而减少电极4上的电荷并且减小电极4与聚合物结构之间的静电吸引。电极4上的电荷以及电极4与聚合物结构之间的静电吸引的这种减小使聚合物结构的形状稳定。然后，固化源可以固化聚合物结构并且固定其形状，这将在下面参照图5进行说明。

图3示出了显示分流电阻器5上的电压的监视器屏幕的快照，例如，在运行图2的系统时。时间在横轴上线性显示并且从左向右递增，而分流电阻器上的电压在纵轴上线性显示。如所看到的，最初，通过分流电阻器的电压相对恒定，表明了电极4与聚合物结构之间不存在电流。随着时间的流逝，大约在时间t1处，在分流电阻器上测量到较小的电压；表明了电流流过分流电阻器。在时间t2，可以达到阈值T，在该时间，通常在运行系统时将采取行动。但是，在图3所示的曲线图中，系统在时间t2以后运行，直到聚合物材料接触电极，更多的电流流过分流电阻器，并且通过分流电阻器的电压基本上为0。在本示例中，在大约时间t1处测量第一电流(在此处，线具有负梯度)与在大约时间t3处聚合物材料喷向电极之间的时间可以小至20ms。因此，从图3可以看出，可能在短至15ms的时间间隔内就需要减小电极与聚合物结构之间的静电吸引的行动，因为否则，喷射已经发生了。

图4示出了为基础结构1至少部分地提供由微观聚合物结构2A形成的固化聚合物涂层的系统(部分)和/或组件100的第二实施方案。类似于图2，图4的组件/系统也包括电源6、控制单元9、电流测量单元10和基础结构1，在基础结构1上施加有具有电荷的聚合物材料2。根据图4的系统/组件的电源6、控制单元9和电流测量单元10的工作原理类似于根据图2的系统/组件的电源6、控制单元9和电流测量单元10的工作原理，因此将不再重复。

然而，在图2的组件/系统使用mosfet开关11来控制并稳定化聚合物结构2的形状的情况下，图4的组件/系统使用致动器12来控制并稳定化聚合物结构2A的形状。以与图2的组件的工作类似的方式，当控制单元9确定出电极4与聚合物结构2A之间的电流的安培数超过预设阈值时，致动器12使电极远离聚合物结构2A(由箭头M表示)。通过使电极4远离聚合物结构2A，减小了电极4与聚合物结构2A之间的静电吸引，从而稳定了所形成的聚合物结构2A的形状。

图4中示出了致动器12(例如压电元件)通过隔离元件17与电极4物理隔离。

在图4中还可见固化源8，其配置为固化(硬化)未固化微观聚合物结构2A并且形成固化聚合物涂层。

可以参照图5以替代的方式来说明该方法的不同步骤。

图5中示出了装置13，其配置为在基础结构1上施加具有第一符号S1的电荷的未固化聚合物材料2的涂层。未固化聚合物材料的这种施加可以例如通过静电纺丝或通过电流体动力印刷来完成。此处，装置13通过装置隔离壁15与电极4物理隔离。

图5中进一步示出了电极4，其设置在所述未固化聚合物材料2的至少一部分的上方的一定距离处。用具有与第一符号相反的第二符号S2的电荷使电极4带电。因此，未固化聚合物材料2静电吸向电极4并且未固化聚合物材料2变形为包括具有形状的未固化微观聚合物结构2A的未固化结构化聚合物材料2’。在图5中清楚可见的是由装置13施加的未固化聚合物材料2并且尚未变形，以及包括由电极4形成的未固化微观聚合物结构2A的未固化结构化聚合物材料2’。电极4通过装置隔离壁14与装置13物理隔离。

一旦形成了未固化微观聚合物结构2A，就控制并稳定化其形状，例如，以如上说明的方式。

在图5中还可见固化源8，其配置为使未固化微观聚合物结构2A固化并且形成固化聚合物涂层2”。

在图5中，包括装置13、电极4和固化源8的组件100已经运行了一段时间，并且在运行期间已经相对于基础表面移动。这导致形成了涂层的细长的、升高的、肋状的线。在组件100继续运行时，可以形成更长的涂层的线(例如，通过将基础表面移动到图的左侧或通过将组件移动到图的右侧)。也可以通过将基础表面1或组件100移入或移出该图来形成另一条线，例如，平行于示出的线。这样，可以增加施加在基础结构1上的涂层2”的尺寸。

图6示意性地示出了包括系统100(例如，图4所示的系统100)的机械臂300，所述系统100为基础结构1(此处为机翼)至少部分地提供具有微观聚合物结构2A的固化聚合物涂层2”。根据期望的涂层2”，机械臂100可以例如在相对于臂的纵轴的纵向方向上横跨基础结构1扫描或者在相对于臂的纵轴的横向方向上横跨基础结构1扫描以将涂层2”施加至基础表面。随着臂300沿着表面移动，涂层2”的面积增加。