Противозагрязнительная структура и способ ее изготовления

Противозагрязнительная структура и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к противозагрязнительной структуре и способу ее изготовления. Более конкретно, настоящее изобретение относится к противозагрязнительной структуре с высокой теплостойкостью, способу изготовления противозагрязнительной структуры, автомобильной детали с противозагрязнительной структурой и прекурсору противозагрязнительной структуры.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Было предложено изделие со скользкой поверхностью, которая может отталкивать посторонние объекты (смотри Патентный Документ 1). Изделие, которое имеет водоотталкивающую поверхность, включает подложку с шероховатой поверхностью и жидкую смазку, которая смачивает шероховатую поверхность и прилипает к ней с образованием стабилизированного жидкостного покрытия, в котором жидкость покрывает шероховатую поверхность до толщины, достаточной для формирования жидкостной верхней поверхности поверх шероховатой поверхности. Шероховатая поверхность и жидкая смазка имеют такое сродство друг к другу, что жидкая смазка в значительной степени фиксируется на подложке с образованием водоотталкивающей поверхности.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Патентный Документ

[0003] Патентный Документ 1: JP 2014-509959A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

[0004] Однако, проблема с изделием, описанным в Патентном Документе 1, состоит в том, что недостаточное удерживание фторированного масла может обусловливать потерю фторированного масла, когда изделие подвергается воздействию высокой температуры, или тому подобному.

[0005] Настоящее изобретение было выполнено с учетом связанной с прототипом проблемы. Цель настоящего изобретения состоит в создании противозагрязнительной структуры с высокой теплостойкостью, способа изготовления противозагрязнительной структуры, автомобильной детали с противозагрязнительной структурой, и прекурсора противозагрязнительной структуры.

Разрешение проблемы

[0006] Авторы настоящего изобретения провели обстоятельное исследование для достижения вышеуказанной цели. В результате они нашли, что вышеописанная цель может быть достигнута с помощью противозагрязнительной структуры, которая включает: поверхностный слой, который сформирован на подложке и включает микропористую структуру; и фторсодержащую жидкость, удерживаемую в микропорах микропористой структуры, причем по меньшей мере в поверхностной части поверхностного слоя присутствует элементарный фтор. Тем самым было выполнено настоящее изобретение.

[0007] То есть, противозагрязнительная структура согласно настоящему изобретению включает: подложку; структуру, которая сформирована на поверхности подложки и включает микропористую структуру с микропорами; и фторсодержащую жидкость, удерживаемую в микропорах микропористой структуры. Кроме того, в поверхности микропористой структуры присутствует элементарный фтор. Кроме того, средний диаметр поверхностных отверстий микропористой структуры является равным или превышающим 10 нм.

[0008] В одном предпочтительном варианте исполнения противозагрязнительная структура согласно настоящему изобретению включает: подложку; структуру, которая сформирована на поверхности подложки и включает микропористую структуру с микропорами; и фторсодержащую жидкость, удерживаемую в микропорах микропористой структуры. Кроме того, в поверхности микропористой структуры присутствует элементарный фтор. Кроме того, средний диаметр поверхностных отверстий микропористой структуры является равным или превышающим 10 нм. Элементарный фтор присутствует в поверхности микропористой структуры в области от поверхности структуры до глубины по меньшей мере Т/2, где Т представляет толщину структуры.

[0009] При изготовлении противозагрязнительной структуры согласно настоящему изобретению, способ изготовления противозагрязнительной структуры согласно настоящему изобретению включает: формирование структуры на поверхности подложки, причем структура включает микропористую структуру с микропорами, имеющими средний диаметр поверхностных отверстий 10 нм или более, и элементарный фтор присутствует в поверхности микропористой структуры, причем стадия формирования включает: нанесение на подложку вводимой жидкости, содержащей полимеризуемое металлоорганическое соединение, металлоорганическое соединение, имеющее фторсодержащую функциональную группу, и кислотный или основный катализатор; затем нагревание подложки до температуры от 20°С до 200°С для предварительного отверждения вводимой жидкости; и после этого нагревание подложки при температуре от 300°С до 500°С.

[0010] Автомобильная деталь согласно настоящему изобретению включает противозагрязнительную структуру согласно настоящему изобретению.

[0011] Прекурсор противозагрязнительной структуры согласно настоящему изобретению включает: подложку; структуру, которая сформирована на поверхности подложки и включает микропористую структуру с микропорами. Кроме того, в поверхности микропористой структуры присутствует элементарный фтор. Кроме того, средний диаметр поверхностных отверстий микропор в микропористой структуре является равным или превышающим 10 нм.

Преимущественные результаты изобретения

[0012] Согласно настоящему изобретению, противозагрязнительная структура включает: подложку; структуру, которая сформирована на поверхности подложки и включает микропористую структуру с микропорами; и фторсодержащую жидкость, удерживаемую в микропорах микропористой структуры, причем в поверхности микропористой структуры присутствует элементарный фтор, и средний диаметр поверхностных отверстий микропор в микропористой структуре является равным или превышающим 10 нм. Это позволяет создать противозагрязнительную структуру с высокой теплостойкостью, способ изготовления противозагрязнительной структуры, автомобильную деталь с противозагрязнительной структурой и прекурсор противозагрязнительной структуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013]

ФИГ. 1 представляет перспективное изображение внешнего вида противозагрязнительной структуры согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, в котором удалена подложка, и поверхностный слой включает микропористую структуру с микропорами, которые хаотично распределены по трехмерным направлениям поверхностного слоя, и которые сообщаются между собой.

ФИГ. 2 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры ФИГ. 1, проведенном по линии II-II.

ФИГ. 3 представляет перспективное изображение внешнего вида противозагрязнительной структуры согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, в котором удалена подложка, и поверхностный слой включает микропористую структуру с микропорами, которые составлены цилиндрическими углублениями, распределенными в поверхности поверхностного слоя.

ФИГ. 4 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры ФИГ. 3, проведенном по линии IV-IV.

ФИГ. 5 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ. 6 представляет вид в разрезе, схематически иллюстрирующий состояние Касси.

ФИГ. 7 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ. 8 представляет пояснительное изображение одного примера способа изготовления противозагрязнительной структуры согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ. 9 представляет пояснительное изображение еще одного примера способа изготовления противозагрязнительной структуры согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Далее будут подробно описаны противозагрязнительная структура, способ изготовления противозагрязнительной структуры, автомобильная деталь и прекурсор противозагрязнительной структуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0015] ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ

Противозагрязнительная структура согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет подробно описана со ссылкой на чертежи. Размеры в чертежах, упоминаемых в последующих вариантах исполнения, являются преувеличенными из соображений наглядности, и иногда отличаются от фактического размера.

[0016] ФИГ. 1 представляет перспективное изображение внешнего вида противозагрязнительной структуры согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, в котором удалена подложка, и поверхностный слой включает микропористую структуру с микропорами, которые беспорядочно распределены по трехмерным направлениям поверхностного слоя, и которые сообщаются между собой. ФИГ. 2 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры из ФИГ. 1, проведенном по линии II-II. Как иллюстрировано на Фиг. 1 и ФИГ. 2, противозагрязнительная структура 3 согласно этому варианту исполнения включает поверхностный слой 10, который состоит из микропористой структуры 11 с тонкими микропорами 11а и фторсодержащей жидкости 20, которая удерживается в микропорах 11а микропористой структуры 11 и покрывает поверхность 10а поверхностного слоя 10. Кроме того, по меньшей мере в поверхностной части 10А поверхностного слоя 10 присутствует элементарный фтор (не показан).

[0017] Как используемая здесь, «поверхностная часть поверхностного слоя» подразумевает часть, которая состоит по меньшей мере из части самой наружной поверхности поверхностного слоя и внутренней поверхности по меньшей мере части микропор в поверхностном слое.

[0018] Как иллюстрировано на Фиг. 2, предпочтительно, чтобы элементарный фтор (не показан), который происходит, например, из алкоксилированного олигомера, имеющего фторсодержащую функциональную группу, присутствовал в поверхностной части 11А микропористой структуры 11 в области от поверхности 10а поверхностного слоя 10 до глубины Т/50 (причем Т представляет толщину поверхностного слоя). Однако присутствие элементарного фтора не является конкретно ограниченным вышеуказанным вариантом исполнения. То есть, присутствие элементарного фтора в поверхностной части поверхностного слоя может достигаться, например, модифицированием микропористой структуры известным в технологии модификатором поверхности на фторной основе, таким как алкоксилированный олигомер, имеющий фторсодержащую функциональную группу. Однако способ не является конкретно ограниченным.

[0019] Как применяемая здесь, «поверхностная часть микропористой структуры» подразумевает поверхность микропористой структуры, которая находится в поверхности и внутри поверхностного слоя.

[0020] Кроме того, как применяемый здесь, элементарный фтор (не показан), присутствующий в поверхностной части поверхностного слоя, происходит не из фторсодержащей жидкости противозагрязнительной структуры, как описанной выше, а из мономолекулярной мембраны, которая вводится в стадии изготовления перед тем, как фиксируется фторсодержащая жидкость, которая подробно описывается позже. Например, присутствующий в поверхностной части поверхностного слоя элементарный фтор может быть определен элементным анализом (целевые элементы: углерод, кислород, фтор и кремний), основанным на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Более конкретно, распределение концентрации элементарного фтора по направлению толщины (глубины) слоя может быть определено выполнением элементного анализа (целевые элементы: углерод, кислород, фтор и кремний), основанным на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), при протравливании поверхностного слоя газообразным аргоном. Например, когда концентрация элементарного фтора является равной или большей 3 мол.% в определенном месте по направлению толщины (глубины) слоя, можно сказать, что в этом месте присутствует элементарный фтор, образованный из мономолекулярной мембраны. Однако определение конкретно не ограничивается этим.

[0021] Для подтверждения того, что фторсодержащая функциональная группа, такая как фторалкильная группа, которая является производной модификатора поверхности на фторной основе, используемого в формировании мономолекулярной мембраны, связана с микропористой структурой в поверхностной части поверхностного слоя, например, может быть применена времяпролетная масс-спектрометрия вторичных ионов.

[0022] Как описано выше, присутствие элементарного фтора по меньшей мере в поверхностной части поверхностного слоя может содействовать удерживанию фторсодержащей жидкости в противозагрязнительной структуре. Это может усиливать действие в предотвращении потери фторсодержащей жидкости в противозагрязнительной структуре вследствие воздействия высокой температуры, то есть, повышать теплостойкость. Кроме того, это также может соответственно продлевать противозагрязнительный эффект. В результате противозагрязнительной структуре придается превосходная износостойкость.

[0023] Компоненты будут индивидуально описаны более подробно.

[0024] Поверхностный слой 10 не является конкретно ограниченным, и может представлять собой любой слой, который включает микропористую структуру с тонкими микропорами. Например, предпочтительно, чтобы поверхностный слой включал микропористую структуру с микропорами, которые беспорядочно распределяются по трехмерным направлениям поверхностного слоя и сообщаются друг с другом, как иллюстрировано на Фиг. 2. В дополнение к поверхностному слою, включающему такую микропористую структуру, например, также предпочтительно, чтобы поверхностный слой включал микропористую структуру с микропорами, которые сформированы по направлению толщины (глубины) слоя в поверхностном слое (иллюстрированному стрелкой Х на Фиг. 2), и не сообщаются между собой в направлении, перпендикулярном направлению толщины (глубины) слоя, которая подробно описывается позже. Для большей конкретности, предпочтительно, чтобы поверхностный слой включал микропористую структуру с микропорами, которые сформированы цилиндрическими углублениями, распределенными в поверхности поверхностного слоя.

[0025] В одном варианте исполнения противозагрязнительной структуры согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы элементарный фтор присутствовал в поверхностной части микропористой структуры в области от поверхности поверхностного слоя по меньшей мере до глубины Т/50 (причем Т представляет толщину поверхностного слоя). Более предпочтительно, чтобы элементарный фтор присутствовал в поверхностной части микропористой структуры в области от поверхности поверхностного слоя по меньшей мере до глубины Т/5. Это позволяет фторсодержащей жидкости распределяться со смачиванием по всей поверхности поверхностного слоя, чтобы улучшать способность противозагрязнительной структуры удерживать фторсодержащую жидкость. Кроме того, этим также может быть соответственно сделано более продолжительным противозагрязнительное действие. В результате противозагрязнительной структуре придается превосходная износостойкость. Однако должно быть вполне понятно, что поверхностная часть не ограничивается этими пределами, и может быть за этими пределами, пока достигаются функции и эффекты настоящего изобретения.

[0026] В этом варианте исполнения толщина Т поверхностного слоя предпочтительно является равной или большей 50 нм, более предпочтительно равной или большей 100 нм, еще более предпочтительно равной или большей 200 нм, по соображениям простоты формирования микропор и удерживания фторсодержащей жидкости. Кроме того, в этом варианте исполнения толщина Т поверхностного слоя предпочтительно является равной или меньшей 8000 нм, более предпочтительно равной или меньшей 3000 нм, еще более предпочтительно равной или меньшей 1000 нм, в частности, равной или меньшей 300 нм, в плане характеристик сопротивления растрескиванию мембраны и снижения значения мутности. Кроме того, в этом варианте исполнения толщина Т поверхностного слоя предпочтительно варьирует от 50 нм до 1000 нм, по соображениям легкости образования микропор, удерживания фторсодержащей жидкости, характеристики сопротивления растрескиванию мембраны и снижения значения мутности. Однако должно быть вполне понятно, что толщина Т не ограничивается этими диапазонами вообще, и может быть вне этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения. Толщина Т поверхностного слоя может быть отрегулирована, например, изменением коэффициента разбавления, скорости нанесения покрытия, и тому подобным, сырьевых материалов микропористой структуры, наносимых на подложку.

[0027] В этом варианте исполнения средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры предпочтительно является равным или превышающим 10 нм, более предпочтительно равным или превышающим 20 нм, из соображений удерживания фторсодержащей жидкости. Когда средний диаметр поверхностных отверстий микропористой структуры составляет менее 10 мкм, модификатор поверхности на фторной основе, имеющий размер, например, приблизительно 7 нм, не может проникать в поверхностный слой. Это иногда затрудняет удерживание такой микропористой структурой фторсодержащей жидкости, такой как фторированное масло. Кроме того, в этом варианте исполнения средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры предпочтительно является равным или меньшим 1000 нм, более предпочтительно равным или меньшим 500 нм, еще более предпочтительно равным или меньшим 100 нм, с позиции характеристики сопротивления растрескиванию мембраны и снижения значения мутности, сокращения рассеяния света, обусловленного рэлеевским рассеянием. Кроме того, средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры предпочтительно варьирует от 10 до 100 нм, по соображениям удерживания фторсодержащей жидкости, характеристики сопротивления растрескиванию мембраны, снижения значения мутности, и сокращения рассеяния света, обусловленного рэлеевским рассеянием. Однако должно быть вполне понятно, что толщина Т совсем не ограничивается этими диапазонами, и может быть за пределами этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения. Средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры может быть отрегулирован, например, изменением продолжительности изготовления микропористой структуры, более конкретно, временем непосредственно после того, как сырьевые материалы микропористой структуры были нанесены на подложку, до того, как она была высушена нагреванием. Более конкретно, средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры может быть увеличен удлинением времени непосредственно после нанесения вплоть до завершения высушивания при нагревании.

[0028] Как используемый здесь, «средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры» может иметь отношение, например, к усредненному значению диаметров (например, обозначенных как d₁-d₅ на Фиг. 2) окружностей, имеющих такие же площади, как соответственные поверхностные отверстия, при наблюдении противозагрязнительной структуры сверху с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM), которое рассчитывается анализом изображений.

[0029] В этом варианте исполнения предпочтительно, чтобы толщина Т поверхностного слоя варьировала от 50 нм до 1000 нм, и средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры варьировал от 10 нм до 100 нм, по соображениям простоты формирования микропор, удерживания фторсодержащей жидкости, характеристики сопротивления растрескиванию мембраны, снижения значения мутности и сокращения рассеяния света, обусловленного рэлеевским рассеянием. Более предпочтительно, чтобы толщина Т поверхностного слоя варьировала от 100 нм до 1000 нм, и средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры варьировал от 10 нм до 100 нм. Еще более предпочтительно, чтобы толщина Т поверхностного слоя варьировала от 100 нм до 300 нм, и средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры варьировал от 10 нм до 100 нм. В особенности предпочтительно, чтобы толщина Т поверхностного слоя варьировала от 200 нм до 300 нм, и средний диаметр D поверхностных отверстий микропористой структуры варьировал от 20 нм до 100 нм. Однако должно быть вполне понятно, что они не ограничиваются этими диапазонами, и могут быть вне этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения.

[0030] Что касается материала, микропористую структуру предпочтительно изготавливают из неорганического материала, по соображениям улучшения сопротивления скольжению и износостойкости противозагрязнительной структуры. Однако материал не является конкретно ограниченным. Примеры неорганических материалов, которые могут быть использованы, включают простые оксиды, такие как оксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид титана, оксид церия, оксид ниобия, оксид циркония, оксид индия, оксид олова, оксид цинка и оксид гафния, сложные оксиды, такие как титанат бария, стекло, и тому подобные. Однако материал этим не ограничивается. Например, также могут быть применены неоксидные материалы, такие как нитрид кремния и фторид магния. Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более. Среди них предпочтительны оксид кремния, оксид алюминия, оксид титана, оксид индия, оксид олова, оксид циркония, и тому подобные, по соображениям высокого коэффициента пропускания света. Более предпочтительным является содержание оксида кремния в количестве 90 масс.% или более, и в особенности предпочтительно содержание оксида кремния в количестве 100 масс.%.

[0031] Поверхностная шероховатость Ra поверхностного слоя не является конкретно ограниченной, но варьирует предпочтительно от 1 нм до 100 нм, более предпочтительно от 1 нм до 50 нм, и еще более предпочтительно от 1 нм до 10 нм. Это обусловливается тем, что поверхностный слой с шероховатостью поверхности на микроуровне может ухудшать эффективность противозагрязнительного действия вследствие влияния поверхностной шероховатости поверхностного слоя. Однако поверхностная шероховатость не ограничивается этими диапазонами, и может быть за пределами этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения. Например, поверхностная шероховатость поверхностного слоя может быть измерена с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM).

[0032] Предпочтительно, чтобы противозагрязнительная структура имела коэффициент полного оптического пропускания 70% или более, и значение мутности 1% или менее. Когда коэффициент полного оптического пропускания является равным или бóльшим 70%, и значение мутности является равным или меньшим 1%, может обеспечиваться высокая прозрачность. Когда коэффициент полного оптического пропускания является равным или превышающим 90%, противозагрязнительная структура также является применимой в изделиях, для которых характерны очень строгие требования в отношении прозрачности, таких как стекло для автомобильных частей и оптических компонентов. Наивысший возможный в настоящее время коэффициент полного оптического пропускания составляет 95%. Значение мутности должно быть равным или меньшим 1% для автомобильных частей. Значение мутности варьирует предпочтительно от 0,1% до 1%, более предпочтительно от 0,1% до 0,8%. Однако должно быть вполне понятно, что коэффициент полного оптического пропускания и значение мутности не ограничиваются этими диапазонами, и могут быть за пределами этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения.

[0033] В этом варианте исполнения поверхностная энергия поверхностной части микропористой структуры предпочтительно является равной или меньшей 20 мН/м, более предпочтительно от 10 мН/м до 20 мН/м. В этом варианте исполнения, когда противозагрязнительная структура включает такую микропористую структуру, улучшается сродство между фторсодержащей жидкостью и микропористой структурой, и тем самым фторсодержащая жидкость растекается со смачиванием всей поверхности. Это может весьма улучшать удерживание фторсодержащей жидкости в противозагрязнительной структуре. Кроме того, это также может соответственно продлевать противозагрязнительное действие. В результате противозагрязнительной структуре придается превосходная износостойкость.

[0034] Фторсодержащая жидкость 20 не является конкретно ограниченной, и может быть любым соединением, которое имеет содержащую фтор основную или боковую цепь. Примеры таких жидкостей включают фторированные масла, такие как масла на основе простых фторэфиров и фторалкильных производных. Предпочтительным является применение фторированных масел, имеющих перфторированную основную цепь простого полиэфира, из соображений удерживания и сродства. Продукт KRYTOX (зарегистрированная торговая марка) (на основе перфторированного простого полиэфира, фирмы Dupont Co.) имеет низкое давление паров (0,01 Па или менее) и низкую летучесть, и может проявлять хорошее удерживание.

[0035] Другими примерами являются FLUORINERT (на перфторалкильной основе, фирмы 3M Co.) и NOVEC (на основе перфторированного простого полиэфира, фирмы 3M Co.), DEMNUM (на перфторалкильной основе, фирмы DAIKIN INDUSTRIES, Ltd.), и тому подобные. Однако они имеют высокую летучесть и предпочтительно используются в вариантах кратковременного применения. Для регулирования вязкости или давления паров этих фторированных масел в боковую цепь может быть введен иной атом галогена, нежели фтор, или функциональная группа, имеющая иной галоген, нежели фтор.

[0036] Потеря на испарение фторсодержащей жидкости после выдерживания при температуре 121°С в течение 22 часов, которая измеряется согласно стандарту ASTM D972, как при оценке технических характеристик продукта KRYTOX (зарегистрированная торговая марка) производства фирмы Dupont Co., предпочтительно составляет менее 35 масс.%. В этом варианте исполнения, когда предусматривается такая фторсодержащая жидкость, противозагрязнительная структура имеет превосходную износостойкость. Например, даже при использовании в автомобиле, фторсодержащая жидкость с меньшей вероятностью самопроизвольно испаряется, чтобы обусловливать ухудшение эффективности действия, и противозагрязнительный эффект может продолжаться в течение длительного времени при температуре окружающей среды (от 5°С до 35°С). Однако должно быть вполне понятно, что потеря на испарение не ограничивается этими диапазонами, и может быть вне этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения.

[0037] Вязкость фторсодержащей жидкости при температуре 0°С предпочтительно является равной или меньшей 160 мм²/сек, более предпочтительно от 3 мм²/сек до 100 мм²/сек, еще более предпочтительно от 8 мм²/сек до 80 мм²/сек. В этом варианте исполнения, когда предусматривается такая фторсодержащая жидкость, противозагрязнительная структура имеет хорошие характеристики скольжения водяных капель. В результате этого может соответственно поддерживаться характеристика соскальзывания загрязнений. Однако должно быть вполне понятно, что вязкость не ограничивается этими диапазонами, и может быть вне этих диапазонов, пока могут достигаться функции и эффекты настоящего изобретения.

[0038] Подложка (не показана) может быть предусмотрена на противоположной стороне относительно поверхностного слоя от передней стороны. Примеры материалов, которые могут быть применены для подложки, включают простые оксиды, такие как оксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид титана, оксид церия, оксид ниобия, оксид циркония, оксид индия, оксид гафния, сложные оксиды, такие как титанат бария, стекло, и тому подобные. Однако подложка этими материалами не ограничивается. Например, также могут быть применены неоксидные материалы, такие как нитрид кремния и фторид магния. Кроме того, подложка не ограничивается неорганическими материалами. Например, органические материалы, которые могут быть использованы, включают несшитые акриловые смолы, сшитые акриловые смолы, сшитые акрил-уретановые сополимеры, сшитые акрил-эластомерные сополимеры, силиконовые эластомеры, полиэтилен, полипропилен, сшитый поливиниловый спирт, поливинилиденхлорид, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поликарбонат, модифицированный простой полифениленовый эфир, полифениленсульфид, простой полиэфирэфиркетон, жидкокристаллические полимеры, фторированные смолы, полиароматические соединения, полисульфоны, простые полиэфирсульфоны, полиамидимиды, простые полиэфиримиды, пластические полиимиды, полистиролы, уретановые эластомеры, и тому подобные. Когда поверхностный слой и подложка изготовлены из различных материалов, подложка может быть легко отделена от поверхностного слоя после того, как поверхностный слой сформирован на подложке, по сравнению с ситуацией, в которой они изготовлены из одного и того же материала. Например, известные в технологии способы, такие как нагревание или погружение в органический растворитель, могут быть надлежащим образом применены для отделения поверхностного слоя из неорганического материала от подложки из органического материала.

[0039] ВТОРОЙ ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ

Далее будет подробно описана противозагрязнительная структура согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Для таких же компонентов, как в вышеописанном варианте исполнения, приведены те же кодовые номера позиций, и их описание опущено.

[0040] ФИГ. 3 представляет перспективное изображение внешнего вида противозагрязнительной структуры согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, в котором удалена подложка, и поверхностный слой включает микропористую структуру с микропорами, которые образованы цилиндрическими углублениями, распределенными в поверхности поверхностного слоя. ФИГ. 4 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры из ФИГ. 3, проведенном по линии IV-IV. Как иллюстрировано на Фиг. 3 и ФИГ. 4, противозагрязнительная структура 4 согласно этому варианту исполнения включает поверхностный слой 10, который состоит из микропористой структуры 11 с тонкими микропорами 11а, и фторсодержащей жидкости 20, которая удерживается в микропорах 11а микропористой структуры 11 и покрывает поверхность 10а поверхностного слоя 10. Кроме того, элементарный фтор (не показан) присутствует по меньшей мере в поверхностной части 10А поверхностного слоя 10.

[0041] В этом варианте исполнения микропористая структура 11 имеет микропоры 11а, которые представляют собой цилиндрические углубления, распределенные в поверхности 10а поверхностного слоя 10.

[0042] В этом варианте исполнения, когда противозагрязнительная структура включает такую микропористую структуру, весьма значительно повышается объем фторсодержащей жидкости, удерживаемой в противозагрязнительной структуре. Этим может быть улучшена функция предотвращения потери фторсодержащей жидкости в противозагрязнительной структуре вследствие воздействия высокой температуры, то есть, улучшение теплостойкости. Кроме того, это также может соответственно продлевать противозагрязнительное действие. В результате в этом варианте исполнения противозагрязнительной структуре придается превосходная износостойкость. По соображениям улучшения способности удерживать фторсодержащую жидкость и тому подобного, противозагрязнительная структура согласно первому варианту исполнения является более предпочтительной, чем противозагрязнительная структура согласно второму варианту исполнения.

[0043] ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ

Далее будет подробно описан способ изготовления противозагрязнительной структуры согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Вышеописанная противозагрязнительная структура согласно первому или второму варианту исполнения не ограничивается противозагрязнительными структурами, полученными способом изготовления противозагрязнительной структуры согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения. Противозагрязнительная структура согласно первому или второму варианту исполнения может быть изготовлена подверганием микропористой структуры с тонкими микропорами, сформированной золь-гель методом или тому подобным, последующей обработке с модификацией поверхности на фторной основе фторсодержащей обрабатывающей жидкостью модификатора поверхности на фторной основе, разбавленного фторсодержащим растворителем, чтобы придать микропористой структуре водоотталкивающие свойства, и затем импрегнирование ее фторсодержащей жидкостью.

[0044] Материалы будут подробно описаны по отдельности.

[0045] Примеры модификаторов поверхности на фторной основе, которые предпочтительно используются, включают алкоксилированные олигомеры, имеющие фторсодержащую функциональную группу. Более конкретно, предпочтительно применяются известные в технологии фторсодержащие силановые связующие агенты. Модификация поверхности таким поверхностным модификатором может улучшать сродство между фторсодержащей жидкостью и микропористой структурой и тем самым усиливать способность удерживать фторсодержащую жидкость.

[0046] Примеры фторсодержащих растворителей, которые могут быть использованы, включают известные в технологии растворители, которые могут быть применены для модифицирования поверхности на фторной основе.

[0047] ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ

Далее будет подробно описана противозагрязнительная структура согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения и прекурсор противозагрязнительной структуры, со ссылкой на чертежи. Для таких же компонентов, как в вышеописанных вариантах исполнения, приведены те же кодовые номера позиций, и их описание опущено.

[0048] ФИГ. 5 представляет схематический вид в разрезе противозагрязнительной структуры согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Как иллюстрировано на Фиг. 5, противозагрязнительная структура 1 в этом варианте исполнения включает поверхностный слой 10, который сформирован на подложке 30 и включает микропористую структуру 11, и фторсодержащую жидкость 20, которая удерживается в микропорах 11а микропористой структуры 11 и покрывает поверхность 10а поверхностного слоя 10. Кроме того, элементарный фтор (не показан) присутствует в поверхностной части 11А микропористой структуры 11 в области от поверхности 10а поверхностного слоя 10 до глубины Т/2 (причем Т представляет толщину поверхностного слоя) или более, более предпочтительно 4Т/5 или более (до глубины около 2Т/3 на Фигуре).

[0049] Прекурсор 1' противозагрязнительной структуры согласно этому варианту исполнения соответствует противозагрязнительной структуре 1 этого варианта исполнения без фторсодержащей жидкости 20. В этом варианте исполнения микропористая структура 11 имеет микропоры 11а, которые сформированы по направлению толщины (глубины) слоя (иллюстрированному стрелкой Х на Фигуре) поверхностного слоя 10, и которые не сообщаются между собой в направлении, перпендикулярном направлению толщины (глубины) слоя. Более конкретно, микропористая структура 11 имеет микропоры 11а, которые составлены цилиндрическими углублениями, распределенными в поверхности 10а поверхностного слоя 10.

[0050] В настоящем изобретении элементарный фтор (не показан), присутствующий в поверхностной части микропористой структуры, происходит не из фторсодержащей жидкости противозагрязнительной структуры, а из мономолекулярной мембраны, которая вводится на технологической стадии перед тем, как фиксируется фторсодержащая жидкость, которая подробно описывается позже. Например, присутствующий в поверхностной части поверхностного слоя элементарный фтор может быть определен элементным анализом (целевые элементы: углерод, кислород, фтор и кремний), основанным на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Более конкретно, распределение концентрации элементарного фтора по направлению толщины (глубины) слоя может быть определено выполнением элементного анализа (целевые э