WO2006008153A1

WO2006008153A1 - Schmutzabweisende oberflächen

Info

Publication number: WO2006008153A1
Application number: PCT/EP2005/007926
Authority: WO
Inventors: Horst Weiss; Erich HÄDICKE; Harald Keller; Florian MÜLLER-PLATHE; Sandeep Pal
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2006-01-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft hydrophobe Oberflächen mit Vertiefungen oder Erhebungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm aufweisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm, Verfahren zur Herstellung derartiger Oberflächen, Gegenstände mit derartig strukturierten Oberflächen, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen für die Herstellung von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen, von Scheinwerfern, sowie von Teilen für Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen.

Description

Schmutzabweisende Oberflächen

Die vorliegende Erfindung betrifft hydrophobe Oberflächen mit Vertiefungen oder Er¬ hebungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm aufweisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm, Verfahren zur Herstellung derartiger Ober¬ flächen, Gegenstände mit derartig strukturierten Oberflächen, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen für die Herstellung von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen, von Scheinwerfern, sowie von Teilen für Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen, insbesondere für die Herstellung von Beschichtungen von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen, von Scheinwerfern, sowie von Teilen für Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen.

Die Reinigung der Oberflächen von Gegenständen hat erhebliche technische und wirt- schaftliche Bedeutung und zwar teilweise aus optischen und ästhetischen Gründen und teilweise aus technischen Gründen, insbesondere, wenn es sich um lichtdurchlässige Oberflächen handelt, die zur Erhaltung ihrer Funktion regelmäßig gereinigt werden müssen oder um die Reinigung von Bauteilen, die aus technischen Gründen schwierig und kostspielig ist.

Aus der Literatur sind verschiedene Ansätze bekannt, technische Oberflächen zu schaf¬ fen, die schmutzabweisend sind. Beispielsweise wurde versucht, durch geeignete Wahl des Materials die Oberflächen extrem hydrophob zu machen, so dass Wasser und Schmutz rückstandsfrei ablaufen. Ein weiterer Ansatz, um Oberflächen hydrophober zu machen, ist deren Strukturierung.

Oberflächen, die eine Strukturierung aufweisen, um diese wasser- und auch schmutz¬ abweisend zu machen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So wer¬ den Oberflächen beschrieben, die eine Strukturierung im Bereich von Mikrometern aufweisen. Aus der US 3,354,022 sind wasserabweisende Oberflächen bekannt, die eine Strukturierung der Oberfläche aufweisen, bei der hohe und niedrige Bereiche vorliegen, wobei der durchschnittliche Abstand der hohen Bereiche nicht größer als 1000 μm ist und die durchschnittliche Höhe der hohen Bereiche mindestens die Hälfte des durch¬ schnittlichen Abstands beträgt. In der US 3,354,022 werden beispielsweise Strukturen mit einem Durchmesser von 80 bis 95 μm und einer Höhe von 200 bis 300 μm offen¬ bart. Auch die WO 96/04123 beschreibt selbstreinigende Oberflächen, die eine künstliche Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 5 bis 200 μm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 μm liegt. Darüber hinaus werden Verfahren zur Herstellung derartiger Oberflächen offenbart.

Gemäß der US 5,599,489 wird ein Verfahren zur Verstärkung der hydrophoben Eigen¬ schaften der Oberfläche eines perfluorierten Polymers offenbart, wobei zunächst eine Strukturierung im Mikrometerbereich erzeugt wird und anschließend die Oberfläche perfluoriert wird.

In der US 2004/0026832 werden ebenfalls Verfahren zur Herstellung schmutzabwei¬ sender Oberflächen offenbart. Mittels einer Prägetechnik werden Mikrostrukturen in die Oberfläche eingebracht. Derartige Oberflächen mit Strukturen in der Größenordnung von 100 nm sind gemäß der US 2004/0026832 insbesondere für elektronische Anwen¬ dungen geeignet.

In der US 2002/0150726 werden selbstreinigende Oberflächen offenbart, die erzeugt werden, indem Partikel auf die Oberfläche aufgebracht werden. Gemäß der US 2002/0150726 weisen die auf die Oberfläche aufzubringenden Partikel dabei selbst eine Strukturierung auf, die im Bereich von Nanometern, also 1 bis etwa 1000 nm, liegt. Durch das Verfahren wird gemäß der US 2002/0150726 erreicht, dass die Teilchengrö¬ ße der aufzubringenden Partikel variieren kann. Allerdings ist das Verfahren zur Be- schichtung von Oberflächen aufwendig und damit teuer, da sowohl bei der Beschich- tung als auch bei der anschließenden Hydrophobisierung "der Oberfläche darauf geachtet werden muss, dass die Strukturierung der Partikel selbst erhalten bleibt.

In der WO 00/39240 bzw. der EP-B 1 144 537 werden ultraphobe Oberflächen offen¬ bart, wobei die Rauhigkeit der Oberflächentopographie über das Integral einer Funktion der Ortsfrequenz der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplitude ausgedrückt wird. Dabei kann gemäß der WO 00/39240 die beanspruchte Rauhigkeit durch unter¬ schiedlichste Strukturen erhalten werden, deren Größenbereich stark variieren kann. Gemäß den Beispielen der WO 00/39240 können derartige Oberflächen erhalten wer¬ den, indem Metall- oder Kunststoffträger mit einem Metall bedampft werden.

In zwei wissenschaftlichen Veröffentlichungen (E. Ferain, R. Legras, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 208 (2003) 115-122 und L. Dauginet-De Pra, E. Ferain, R. Legras, S. Demoustier-Champagne, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 196 (2002) 81-88) werden Polymeroberflächen auf Trägern beschrieben, die Poren mit einem Durchmesser von 10 bis 100 nm bzw. 15 bis 100 nm aufweisen. Hierbei handelt es sich jedoch um Poren mit einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser von 10 bis 1000, die vorzugsweise als Template zur Herstellung von Nanodrähten eingesetzt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, antiadhäsive, insbesondere wasser- und schmutzabweisende, Oberflä¬ chen bereitzustellen, die einfach hergestellt werden können und beispielsweise auch für kleine Bauteile im Mikrometermaßstab eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine hydrophobe Oberfläche mit Vertiefungen oder Erhebungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm aufweisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm.

Derartige Oberflächen haben den Vorteil, dass keine weitere Beschichtung notwendig ist, sondern die Oberfläche selbst die Strukturierung aufweist, die zu den hydrophoben Eigenschaften der Oberfläche führt. Die erfindungsgemäßen Oberflächen können damit einfach und kostensparend hergestellt werden. Darüber hinaus haben die erfindungsge¬ mäßen Oberflächen den Vorteil, dass die Strukturierung im Nanometerbereich in Kom¬ bination mit anderen bereits bekannten Strukturierungen im Mikrometermaßstab einge¬ setzt werden kann und so die hydrophoben Eigenschaften verstärkt werden können.

Unter Vertiefungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung regelmäßige und unregelmäßig geformte Vertiefungen, insbesondere Löcher und Streifen in der Oberflä¬ che verstanden. Dabei handelt es sich bei Löchern im Sinne der vorliegenden Erfindung um Vertiefungen, deren Durchmesser in allen Richtungen vergleichbar groß ist, das heißt, deren Breite annähernd der Länge entspricht. Bei Streifen im Sinne der vorlie- genden Erfindung handelt es sich um Vertiefungen, deren Länge größer ist als die Brei¬ te. Unter Vertiefungen werden dabei im Rahmen der Erfindung keine durchgehenden Poren verstanden, das heißt, nicht an beiden Seiten eines Substrats offen.

Die Vertiefungen in der Oberfläche weisen erfindungsgemäß einen Durchmesser von bis zu 20 nm, vorzugsweise weniger als 20 nm auf, beispielsweise von weniger als 15 nm, insbesondere von weniger als 10 nm, besonders bevorzugt von weniger als 7,5 nm und mehr als 1 nm, insbesondere von weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 3 nm und mehr als 2 nm, weiter bevorzugt von etwa 2,5 nm. Die Tiefe der Vertiefungen beträgt erfindungsgemäß mindestens 0,5 nm, bevorzugt mindestens 1 nm, besonders bevorzugt 5 nm beispielsweise mindestens 10 nm, insbe¬ sondere mindestens 15 nm.

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher eine hydrophobe Oberfläche, wobei der Durchmesser der Vertiefungen weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm beträgt und die Tiefe mindestens 1 nm.

Der Durchmesser bezieht sich bei den Streifen dabei auf die Breite des Streifens, die vorzugsweise weniger als 20 nm, beispielsweise weniger als 15 nm, bevorzugt weniger als 10 nm beträgt, insbesondere weniger als 7,5 nm und mehr als 1 nm, besonders be¬ vorzugt weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm. Die Länge der Streifen kann erfin¬ dungsgemäß in weiten Bereichen variieren. Es ist insbesondere möglich, dass die Strei- fen eine Länge von weniger als 30 nm, beispielsweise von weniger als 25 nm, bevor¬ zugt von weniger als 20 nm aufweisen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die erfindungsgemäßen Oberflächen auch Erhebungen aufweisen. Dabei kann der Durchmesser der Erhebungen ebenfalls in allen Richtungen vergleichbar groß sein, das heißt, das die Breite annähernd der Länge der Erhebungen entspricht. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Länge der Erhebung größer ist als die Breite.

Die Erhebungen auf der Oberfläche weisen erfindungsgemäß einen Durchmesser von bis zu 20 nm, vorzugsweise weniger als 20 nm auf, beispielsweise von weniger als 15 nm, insbesondere von weniger als 10 nm, besonders bevorzugt von weniger als 7,5 nm und mehr als 1 nm, insbesondere von weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 3 nm und mehr als 2 nm, weiter bevorzugt von etwa 2,5 nm. Die Höhe der Erhebungen beträgt erfindungsgemäß mindestens 0,5 nm. Die Höhe der Erhebungen kann dabei variieren und liegt insbesondere bei mindestens 0,5 nm und weniger als 200 nm, bevorzugt weniger als 100 nm, besonders bevorzugt weniger als 50 nm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe der Erhebungen von 0,5 nm bis 10 nm, bevorzugt von 0,5 nm bis 7,5 nm, insbesondere von 0,5 nm bis 5 nm.

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher eine hydrophobe Oberfläche mit Erhebungen, wobei der Durchmesser der Erhebungen we¬ niger als 5 nm und mehr als 1,5 nm beträgt und die Höhe von 0,5 nm bis 5 nm. Erfindungsgemäß kann es sich bei den Vertiefungen um Löcher und Streifen handeln. Bei den Löchern handelt es sich vorzugsweise um symmetrische Strukturen. Erfin¬ dungsgemäß sind Löcher besonders bevorzugt.

Dabei kann die erfindungsgemäße Oberfläche eine oder mehrere Vertiefungen oder Er¬ hebungen aufweisen, vorzugsweise mehrere Vertiefungen oder Erhebungen. Erfin¬ dungsgemäß kann die Oberfläche auch Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. Die Vertiefungen können dabei vom gleichen Typ sein, d.h. nur Löcher oder nur Streifen. Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich, dass eine Ober- fläche verschiedenartige Vertiefungen oder Erhebungen aufweist, also beispielsweise Löcher und Streifen oder Erhebungen unterschiedlicher Form.

Ebenso ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass eine Oberfläche Löcher oder Erhebungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Erfindungsge- maß ist es auch möglich, dass die Oberfläche neben der erfindungsgemäßen Strukturie¬ rung im Nanometerbereich eine weitere Strukturierung beispielsweise im Mikrometer¬ bereich aufweist.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Oberfläche mehrere Vertiefungen oder Er- hebungen aufweist, dass also der Flächenanteil der Vertiefungen oder Erhebungen mög¬ lichst groß ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Anteil der Vertiefungen oder Erhebungen 10 bis 95 % der gesamten Oberfläche beträgt, bevorzugt 10 bis 60 % der gesamten Oberfläche, besonders bevorzugt 10 bis 50 %, beispielsweise 20 bis 30% der gesamten Oberfläche.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher eine hydro¬ phobe Oberfläche, wobei der Anteil der Vertiefungen oder Erhebungen 10 bis 95 % der gesamten Oberfläche beträgt.

Die erfindungsgemäßen Oberflächen können aus jedem geeigneten Material bestehen, vorzugsweise aus einem hydrophoben Material, das strukturstabil ist. Besonders geeig¬ net sind erfindungsgemäß hydrophobe Polymere oder Wachse, beispielsweise Silikon¬ polymere.

Geeignete Polymere sind beispielsweise Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, Polyisopren, Polybutadien, Polyisobutylen, sowie Polyamide, Polycarbonate, Polysty¬ rol, Polyacrylnitril, Polytetrafluorethylen, Polydimethylsiloxan, Polyester, Polyurethane, Polyacrylate, Polymethacrylate, Melamin-Formaldehyd-Polymere, Harnstoff- Formaldehyd-Polymere oder Wachse wie Montanesterwachse, Paraffinwachse, Sili¬ konwachse oder Fluorpolymer-haltige Wachse.

Erfindungsgemäß können aber neben reinen Polymeren auch Blends oder Copolymere enthaltend ein hydrophobes Polymer, insbesondere eins der genannten bevorzugten Po¬ lymere eingesetzt werden. Erfindungsgemäß geeignete Polymere sind auch Blockcopo- lymere enthaltend Blöcke der genannten Polymere, beispielsweise Blockcopolymere enthaltend Styrol- und Butadien-Blöcke oder Styrol- und Isopren-Blöcke.

Besonders geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vernetzbare Polymere.

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung daher eine hydrophobe Oberfläche, wobei die Oberfläche aus einem hydrophoben Polymer besteht.

Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Oberfläche nicht vollständig aus ei¬ nem hydrophoben Material besteht, sondern dass auf eine Oberfläche mit Vertiefungen oder Erhebungen eine dünne hydrophobe Schicht aufgebracht wird, um eine erfin¬ dungsgemäße Oberfläche herzustellen.

Es wurde gefunden, dass durch die erfindungsgemäße Strukturierung der Oberfläche eine stärkere Hydrophobisierung erreicht wird. Dies zeigt sich beispielsweise an der Wasserdichte in den Vertiefungen und oberhalb der erfindungsgemäßen Oberfläche. Erfindungsgemäß ist die Wasserdichte an einer erfindungsgemäßen Oberfläche niedri- ger als an einer vergleichbaren Oberfläche ohne die erfindungsgemäßen Vertiefungen. Damit ergibt sich auch ein höheres chemisches Potential der erfindungsgemäßen Ober¬ fläche im Vergleich zu einer entsprechenden Oberfläche ohne Vertiefungen, das das Ausmaß der hydrophoben Eigenschaften der Oberfläche angibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungsform eine hydrophobe Oberfläche, wobei eine Wasserschicht bei Kontakt mit dieser Oberfläche im Abstand von 0,2 bis 0,6 nm von der Oberfläche im Vergleich zum gleichen Bereich bei Kontakt mit einer planaren, nicht erfindungsgemäßen Oberfläche eine um mehr als 10% verrin¬ gerte Wasserdichte aufweist, insbesondere eine um mehr als 20% verringerte Wasser- dichte, besonders bevorzugt eine um mehr als 25 % verringerte Wasserdichte. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Oberfläche zusätzlich behandelt wird, beispielsweise hydrophobisiert. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorlie¬ gende Erfindung daher auch eine hydrophobe Oberfläche, wobei die Oberfläche hydrophobisiert wurde.

Die hydrophoben Eigenschaften der erfindungsgemäßen Oberfläche führen zu antiadhä¬ siven Eigenschaften, also nicht nur zu verbesserten schmutzabweisenden Eigenschaften, sondern verhindern auch die Bildung von Eis auf den erfindungsgemäßen Oberflächen. Unter antiadhäsiv wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch verstanden, dass Organismen, insbesondere Mikroorganismen wie Pilze und Sporen, oder Schmutz auf der Oberfläche schlecht anhaften und Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser und wässrige Lösungen oder Dispersionen gut ablaufen.

Unterstützt werden diese Ergebnisse auch durch Molekulardynamik Rechnungen, die am Modell eines triklinen Kristalls aus 84 n-Eicosan Molekülen als Modell für eine hydrophobe Oberfläche durchgeführt wurden. Als Vertiefungen wurden dabei hexago- nale Löcher mit einem Durchmesser von 1,75 nm und 2,5 nm, dreieckige Löcher mit einem Durchmesser von 1 nm und Streifen mit einer breite von 1,2 nm berechnet. Die

Vertiefungen wurden im Modell durch Verkürzung der Kohlenstoffkette der n-Eicosan Moleküle um 4 Kohlenstoffatome generiert. Dabei wurden für die dreieckigen Löcher 3

Moleküle gekürzt, für die hexagonalen 7 bzw. 19 Moleküle.

Berechnungen des Kristalls mit einem Modell mit 1500 Wassermolekülen wurden mit einer YASP Simulation gemäß F. Müller-Plathe, Comput. Phys. Commun. 1993, 78, 77 bei Temperaturen von 298 K und 378 K durchgeführt.

Dabei ergaben Berechnungen der Wasserdichte über der Modelloberfläche mit Vertie¬ fungen im Vergleich zu einer ebenfalls simulierten planaren Oberfläche eine verringerte Wasserdichte innerhalb und oberhalb der Vertiefungen und für die hexagonalen Löcher mit einem Durchmesser von 2,5 nm sogar zwischen den einzelnen Vertiefungen.

Die aus den Daten erhaltenen chemischen Potentiale für das Wasser zeigen, dass bei einer Oberfläche mit Vertiefungen im Vergleich zu einer planaren Oberfläche das che¬ mische Potential um etwa 1 RT erhöht ist. Diese Werte sind temperaturstabil. Damit zeigen auch die Modellrechnungen, dass die Vertiefungen im Nanometerbereich zu ei¬ ner Erhöhung der Hydrophobie eines hydrophoben Materials führen und dieses wasser¬ abweisender machen. Die erfindungsgemäßen Oberflächen können durch alle geeigneten Verfahren herge¬ stellt werden. Die Oberflächen können beispielsweise durch mechanische Verfahren wie Prägen oder AFM-Arrays hergestellt werden oder mittels Nanolithographie, Micro- Contact-Printing oder durch Selbstorganisation.

Ebenso ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, die erfindungsgemäßen Oberflächen herzustellen, indem zunächst eine Oberfläche vorstrukturiert wird bzw. eine geeignete vorstrukturierte Oberfläche ausgewählt wird und anschließend durch chemisches Behandeln Vertiefungen oder Erhebungen erzeugt werden. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einer Vorstrukturierung der Oberfläche das Vorhandensein von Bereichen auf der Oberfläche verstanden, wobei die Bereiche unter¬ schiedliche chemischen Eigenschaften aufweisen wie beispielsweise unterschiedliche Löslichkeit oder unterschiedliche chemische Beständigkeit. Im Rahmen der vorliegen¬ den Erfindung liegt die Größe der durch die Vorstrukturierung vorliegenden Bereiche der Oberfläche ebenfalls im Nanometerbereich. Die Vorstrukturierung kann dabei bei- spielsweisedurch Microphasenseparation oder Micellenbildung erreicht werden.

So weisen beispielsweise Polymerblends häufig amorphe und kristalline Bereiche auf, also eine Vorstrukturierung. Die Verteilung der Bereiche kann über die Herstellung der Polymere beispielsweise über die Abkühlzeiten bei einem Extrusionsverfahren gesteuert werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oberflächen ist es dann möglich unter Ausnutzung der unterschiedlichen Löslichkeit oder chemischen Beständigkeit der a- morphen und kristallinen Bereiche der Oberfläche gezielt die amorphen Bereiche her¬ auszulösen.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung einer hyd¬ rophoben Oberfläche mit Vertiefungen oder Erhebungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm aufweisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm, umfassend das chemische Behandeln einer vorstrukturierten Oberfläche unter Ausnutzung der unterschiedlichen chemischen Beständigkeit oder Löslichkeit der ver¬ schiedenen Bereiche der Oberfläche.

Die Vorstrukturierung kann auch durch andere Verfahren, beispielsweise durch Be- strahlen der Oberfläche, erhalten werden. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche umfassend die Schritte (1) Bestrahlen einer Oberfläche, (2) chemisches Behandeln einer gemäß Schritt (1) erhaltenen Oberfläche.

Dabei kann das Verfahren auch weitere Schritte umfassen, beispielsweise eine chemi¬ sche Behandlung vor oder nach Schritt (1). Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Be- strahlen gemäß Schritt (1) um ionisierende Strahlung oder Plasmabeschuss handeln, insbesondere um eine UV-Bestrahlung der Oberfläche oder den Beschuss mit schweren Ionen, beispielsweise Argon-Ionen. Erfindungsgemäß können auch UV-Bestrahlung und Beschuss mit schweren Ionen kombiniert werden.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausführungsform ein Verfah¬ ren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche, wobei die Bestrahlung gemäß Schritt (1) eine UV-Bestrahlung oder der Beschuss mit schweren Ionen ist.

Das chemische Behandeln gemäß Schritt (2) kann erfindungsgemäß eine oder mehrere Behandlungen umfassen, beispielsweise mit Wasserstoffperoxid, mit Kaliumpermanga¬ nat, Lösungen von Oxidationsmitteln in organischen Lösungsmitteln, mit Natronlauge oder mit Essigsäure. Insbesondere ist es erfindungsgemäß bevorzugt, bei einer Bestrah¬ lung mit UV-Strahlen anschließend die Oberfläche mit Natronlauge zu behandeln.

So ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise möglich, die Struktur der Oberfläche zu erzeugen, indem zunächst die Oberfläche eines Gegenstands mit schweren Ionen bestrahlt wird, und anschließend ein chemisches Ätzverfahren erfolgt. Derartige Verfahren sind beispielsweise beschrieben in E. Ferain, R. Legras, Nucl. Iiistr. and Meth. in Phys. Res. B 208 (2003) 115-122 oder L. Dauginet-De Pra, E. Ferain, R. Legras, S. Demoustier-Champagne, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 196 (2002) 81-88, wobei die dort beschriebenen Verfahren derart abgewandelt werden, dass die erfindungsgemäßen Vertiefungen erhalten werden.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, eine erfindungsgemäße Oberfläche herzustellen, indem eine Membran mit Poren in einem geeigneten Größenbereich, also durchgehen¬ den Löchern, auf eine Oberfläche aufgebracht wird. Die erhalten Oberfläche weist dann Vertiefungen im Sinne der vorliegenden Erfindung auf. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Membran oder Folie, vorzugsweise aus einem hydrophoben Material, mit Poren mit einem Durchmesser von weniger als 20 nm zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche. Von großer technischer Bedeutung sind selbstreinigende Oberflächen von Gegenstän¬ den, die lichtdurchlässig sind und die aus optischen, ästhetischen oder technischen Gründen diese Lichtdurchlässigkeit für lange Zeit behalten sollen. Insbesondere handelt es sich dabei um lichtdurchlässige Elemente wie Fenster, Verglasungen von Gebäuden, wobei die Verglasung aus mineralsischem Glas oder aus transparenten Kunststoffen bestehen kann, Fahrzeugen oder Sonnenkollektoren. Von wirtschaftlicher und techni¬ scher Bedeutung ist aber auch die Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen bei Hausfassaden, Dächern, Denkmälern und Zelten, sowie bei Innenbeschichtungen von Silos, Tanks oder Rohrleitungen, die entweder wässrige Lösungen enthalten oder leicht durch bewegtes Wasser rückstandsfrei gereinigt werden können. Von Interesse sind auch die Außenbeschichtungen von Fahrzeugen wie Autos, Zügen, Flugzeugen oder Wasserfahrzeugen oder Sportgeräten.

Schmutzabweisende Oberflächen werden insbesondere für viel genutzte Oberflächen eingesetzt, beispielsweise für die Verglasung von Fassaden, für Oberflächen im Sani¬ tärbereich wie beispielsweise in Schwimmbädern.

Hydrophobe Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich auch für die Herstellung kleiner Gegenstände im Mikromaßstab. Damit sind die erfindungsgemäßen Oberflächen besonders geeignet für die Herstellung elektronischer Geräte und optische Gläser, bei denen eine Reinigung sehr aufwendig und kostspielig wäre.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Oberfläche oder einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Oberflä- che zur Herstellung von Platten für Fassadenverkleidungen, von Überdachungen aus Kunststoffglas, von Fensterrahmen, Möbeln, von Wasserfahrzeugen, Sportgeräten, bei¬ spielsweise Surfbrettern oder Skiern, von Verglasungen von Fahrzeugen und Flugzeu¬ gen, für Scheinwerfer und für optische Gläser. Insbesondere für die Scheiben von Fahr¬ zeugen und Flugzeugen und für Scheinwerfer ist es wichtig, dass sie durchsichtig blei- ben, dass also weder Schmutz noch Eisbildung die Sicht bzw. Lichtdurchlässigkeit ver¬ hindern. Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungs¬ form die Verwendung einer erfindungsgemäßen Oberfläche oder einer nach einem er¬ findungsgemäßen Verfahren erhältlichen Oberfläche zur Herstellung von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen und von Scheinwerfern, insbesondere für die Herstellung von Beschichtungen von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen, von Scheinwer¬ fern. Die erfindungsgemäßen Oberflächen haben auch Eis abweisende Eigenschaften, ver¬ hindern oder vermindern also die Bildung von Eis. Damit sind die erfindungsgemäßen Oberflächen auch für alle Anwendungen geeignet, bei denen eine Eisbildung vermieden werden muss, also beispielsweise für Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen und für Scheinwerfer oder für Teile von Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen. Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Oberfläche oder einer nach einem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren erhältlichen Oberfläche zur Herstellung von Teilen von Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen, insbesondere für die Herstellung von Beschichtungen von Teilen für Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen.

Die erfindungsgemäßen Oberflächen eignen sich zur Herstellung von Gegenständen mit schmutzabweisenden Eigenschaften. Gegenstände im Sinne der vorliegenden Erfindung sind dabei planare und nicht planare Objekte. Es ist auch möglich, eine Folie mit einer erfindungsgemäßen Oberfläche herzustellen, die dann auf einen beliebigen Gegenstand aufgebracht werden kann, so dass der Gegenstand schmutzabweisende Eigenschaften aufweist.

Die Gegenstände können dabei auch aus transparenten Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus Polymeren.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass der Gegenstand aus demselben Material besteht wie die erfindungsgemäße Oberfläche. Es ist jedoch ebenso möglich, dass der Gegens¬ tand aus einem anderen Material besteht und die erfindungsgemäße Oberfläche in einem weiteren Schritt aufgebracht wird.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch Gegenstände mit einer erfindungsgemä¬ ßen Oberfläche oder einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Ober¬ fläche, also beispielsweise Fassadenplatten, Scheinwerfer, optische Gläser oder Schei- ben für Fahrzeuge oder Flugzeuge oder Teile von Rumpf und Tragflächen von Flugzeu¬ gen.

Claims

Patentansprüche

1. Hydrophobe Oberfläche mit Vertiefungen oder Erhebungen, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm aufweisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm.

2. Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Vertiefungen weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm beträgt und die Tiefe mindes¬ tens 1 nm.

3. Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Erhebungen weniger als 5 nm und mehr als 1,5 nm beträgt und die Höhe von 0,5 nm bis 5 nm.

4. Oberfläche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche hydrophobisiert wurde.

5. Oberfläche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aus einem hydrophoben Polymer besteht.

6. Oberfläche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Vertiefungen oder Erhebungen 10 bis 95 % der gesamten Oberflä- che beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Oberfläche mit Vertiefungen oder Erhebungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von bis zu 20 nm auf¬ weisen und eine Tiefe von mindestens 0,5 nm und die Erhebungen einen Durch- messer von bis zu 20 nm und eine Höhe von mindestens 0,5 nm, umfassend das chemische Behandeln einer vorstrukturierten Oberfläche unter Ausnutzung der unterschiedlichen chemischen Beständigkeit oder Löslichkeit der verschiedenen Bereiche der Oberfläche.

8. - Verfahren nach Anspruch 7 umfassend die Schritte

(1) Bestrahlen einer Oberfläche,

(2) chemisches Behandeln einer gemäß Schritt (1) erhaltenen Oberfläche.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung gemäß Schritt (1) eine UV-Bestrahlung oder der Beschuss mit schweren Ionen ist.

10. Verwendung einer Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer O- berfläche erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Herstellung von Scheiben von Fahrzeugen und Flugzeugen, von Scheinwerfern und von Teilen von Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen.

11. Gegenstand mit einer Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Oberfläche erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9.