CN101384505A - 结构化方法和具有结构化表面的结构件 - Google Patents

结构化方法和具有结构化表面的结构件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于产生结构化表面(10)的方法，该表面具有大量的线状凸起部(1)，步骤包括一个凸模面(21.1、21.2)与一个模型面(31.1、31.2)相互接触，其中，至少一个凸模面(21.1、21.2)和模型面(31.1、31.2)具有可流动的物质(20)，凸模面(21.1、21.2)与模型面(31.1、31.2)的分离运动，其中，拉伸凸模面(21.1、21.2)与模型面(31.1、31.2)之间可流动物质(20)的线连接(22)，以及断开线连接(22)，从而在至少一个凸模面(21.1、21.2)和模型面(31.1、31.2)上形成线状凸起部(11)。本发明还涉及采用这种方法制造的结构件(100)。

Description

结构化方法和具有结构化表面的结构件
技术领域
本发明涉及一种用于产生结构化表面的方法，该表面具有大量的线状凸起部，以及涉及一种采用这种方法制造的结构件。
背景技术
公知表面的界面特性、光学特性或者电特性可以通过表面结构化加以改变。在此方面，实践中特别是具有nm-μm范围内典型尺寸的结构在电子或者光学元件、传感器或者诸如此类的表面上具有重要意义。例如，Z.Yoshimitsu等人介绍了微型结构化的表面(“Langmuri”Bd.18.2002.S.5818-5812)，利用这种表面可以抑制液体浸湿。利用厚度50μm和高度148μm的立柱设置，可以为水滴达到低于150°的接触角。此外，公知通过结构化达到接触表面的相互附着(参见US6737160或者Arzt等人的“Acta Biomat”Bd.1.2005.S.5-13.DE10223234)。所谓的Lotus效应(参见例如EP 1 171 592 B1)利用表面的化学成分与其微型结构化的共同作用也得到解释。
表面结构的效果迄今为止大多在实验室中试验的框架内加以介绍。但实践中依据惯例的应用迄今为止却非常有限。例如像采用光刻技术或者蚀刻法产生具有线状凸起部材料设置的结构化表面存在下列缺陷。首先，这些方法与很高的技术开支相关。被伸长表面的结构化会导致极高的成本。其次，采用所称的技术具有纳米范围(<1μm)内典型尺寸的凸起部典型地只能达到20以下很小的长度与直径比(凸起部的长度:直径比)。但对于大量的应用来说，希望长度与直径比达到100或者高于此数值。最后，在调整确定的定向或者表面结构的形状时，例如像对所称的附着效果来说具有重要意义，光刻技术和蚀刻法只能提供有限的变化。此外，采用传统的技术只能制造具有例如像厚度梯度这种子结构或者预先确定材料成分的凸起部。
DE 103 53 697介绍了一种浇注法，用于制造具有聚合物材料的立柱状凸起部的结构化表面。利用这种方法虽然提高了长度与直径比，但缺点是该方法的技术开支高和局限于直线形的凸起部。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种得到改进的用于制造结构化表面的方法，利用该方法克服传统技术的缺点，依据本发明的方法以很少的成本即使在伸长表面的情况下也可以实现并扩大应用范围。特别是在调整表面结构的几何形状、电、光学和/或者机械特性方面具有很高的可变性和特别是可以产生扩大长度与直径比的结构。本发明的目的还在于提供一种具有结构化表面的结构件，该结构件可以很少的技术开支和很低的成本制造并在调整表面的物理或者化学特性方面具有很高的可变性。
这些目的通过具有权利要求1和25特征的一种方法或者一种结构件得以实现。本发明具有优点的的实施方式和应用来自从属权利要求。
本发明在方法方面以通用技术理论为基础，提供一种具有线状凸起部的表面，方法是在一个凸模面与一个模型面之间拉伸可流动物质并断开与此同时形成的线连接。模型面携带化学或者地形类型表面变化的预先确定的几何形状图形。图形形成所要产生的线状凸起部的原型。凸模面具有几何形状上无结构化的表面。模型面和凸模面具有这样彼此配合的形状，使两个面在相互接近时至少在平面或者线性伸长的分区上接触。
通过模型面与凸模面的相互接触，凸模面和模型面的一个或者两个里面或者上面所具有的可流动物质浸湿各自其他面。如果模型面和凸模面彼此相对运动，从而两个面彼此分离，那么线连接作为张臂式的液体桥撑开。线连接的表面形状特别是通过物质的粘度和物质的表面张力在撑开状态下确定。
依据本发明的第一实施方式，凸模面通过可流动物质的一个自由表面(流动面)形成，从中利用模型面拉伸线连接，其中，在拉伸期间或者之后硬透可流动物质。在随着线连接的断开模型面与流动面分离之后，流动面、模型面或者两个面上产生所要求的线状凸起部。
依据本发明的第二实施方式，凸模面通过一个固体表面(固体面)形成，而模型面携带可流动物质。可流动物质在模型面彼此分离的分区(小岛)上以确定的几何形状分布设置，形成线状凸起部设置的原型。在固体面与模型面接触时，可流动物质附着在固体面上，从而在两个面后面的分离运动时，首先撑开线连接并在其断开的情况下在固体面和模型面之一上形成线状凸起部。本发明第二实施方式的特别优点是可以取消提供可流动物质的容器。
具有优点的是，所有线状凸起部均可以在回拉模型面和断开线连接期间同时制造。这种方法比传统的结构化技术明显更加简单并甚至可以毫无问题地在dm2-m2范围或者超出此范围的伸长面积情况下使用。依据本发明的方法另一主要优点在于，可以制造具有极高长度与直径比的线状凸起部。在足够高的粘度情况下，流动面与模型面之间的线连接具有高于线连接直径例如500倍的长度。
上述目的在装置方面相应通过通用技术理论提供一种结构件得以实现，该结构件具有大量由可硬透的可流动物质形成的线状凸起部的基本面，其中，线状凸起部具有一种通过物质的表面张力在可流动状态下形成的轮廓(表面形状)。线状凸起部的轮廓至少分段或者局部与物质在可流动的、在两个表面之间自由撑开状态下形成的形状相应。
利用本发明提供一种用于在表面上制造线状凸起部的材料设置的方法。概念“线状凸起部”在这里是指长条形的组织，其从一个基本面向一个自由端凸起。该组织通常为立柱形、线形、针形、棒形或者发丝形。线状凸起部形成的结构长度处于几十纳米(例如100nm)至几厘米(例如3cm)和直径处于几纳米(例如10nm)至几毫米(例如5mm)的范围内。概念“可流动物质”在这里是指所有液态材料，它们可以在两个物体之间线状拉伸并在撑开状态下获得其形状。可流动性特别是在实施依据本发明的方法时的工作温度下产生。“结构化表面”是一种携带大量线状凸起部的物体的面积范围。
具有优点的是，除了与流动面全等外，对用于拉伸线连接的模型面没有特殊要求。如果模型面例如具有平滑的表面，那么线状凸起部的设置可以随机或者通过自动组织进行。但为提高对线状凸起部定位的控制，优选本发明的实施方式为，线连接和线状凸起部的设置通过附着小岛的图形(本发明的第一实施方式)和/或者模型面上所具有的可流动物质的小岛(本发明的第二实施方式)确定。
概念“附着小岛”在这里是指模型面上每个局部隔开的区域，其可流动物质的可浸湿性与其余模型面相比有所提高或者在其上面通过可流动物质形成优选的浸湿。具有优点的是，在流动面与模型面接触时，物质与附着小岛之间形成附着接触。可流动物质优选附着在附着小岛上，而模型面在附着小岛之间附着能力降低。具有优点的是，线连接在流动面与模型面分离时在附着小岛上局部化，从而线连接几何形状的分布和在其断开后线状凸起部的几何形状的分布也通过模型面上附着小岛的图形预先规定。
本发明的一种特别优点在于，通过使用具有附着小岛或者可流动物质的小岛确定图形的模型面，可以准确确定线状凸起部的设置。在取决于结构化表面或者依据本发明的结构件功能情况下，线状凸起部例如可以采用规则的，例如正方形网格图形设置。作为选择，附着小岛或者可流动物质的小岛密度并因此线状凸起部的密度可以沿模型面变化，从而可以制造具有线状凸起部的表面密度梯度的结构化表面。提供附着小岛或者可流动物质的小岛意味着一种预结构化，利用其控制基本面上线状凸起部的设置。具有优点的是，预结构化可以简单和低成本地大面积实现。
本发明第一实施方式的另一优点在于附着小岛构成方面的高度可变性。通常附着小岛通过其地形和/或者其化学成分而可与直接环境有所不同。如果依据第一方案附着小岛通过模型面的地形结构形成，那么产生与附着小岛的确定隔开和相互定向相关的优点。地形结构最好包括模型面的局部凸起部，它们在流动面与模型面相互接近时首先接触可流动物质。在这种情况下，产生与仅浸湿附着小岛相关的优点。凸起部最好通过局部阶梯形成，例如通过粒子或者层在模型面上形成。作为选择，地形结构可以通过线状凸起部或者该凸起部的一部分形成，该部分依据本发明在模型面上的一个预处理过程中产生。地形结构作为选择包括模型面的局部凹陷部，例如空穴的方式，它们在流动面与模型面接触时容纳可流动物质。
如果依据第二方案附着小岛包括模型面的化学变化区域，那么可以对改善物质与模型面之间的附着接触产生优点。化学变化的区域可与由产生线状凸起部的物质专门配合，以达到良好的局部附着性。用于提供化学变化的附着小岛的物质最好是所要拉伸的凸起部的材料，或者是根据其极性或者无极性与所要拉伸的凸起部结合的材料。在第一种情况下附着小岛包括可流动物质。第二种选择方案的例子为Y-(COOH)x、Y-(NH)x-NH2、Y-(CH2)x、甲基丙烯酸甲酯、Y-OH以及金属，例如像金和银(Y:化学功能组件，其与模型面的材料连接，具有用于连接在Au上OH族的硫醇类或者用于反应形成与玻璃表面酯连接的硅烷族)。
依据另一种方案，附着小岛通过在凸起部或者阶梯上具有化学变化的地形结构形成。提供化学变化地形结构的特别优点是，在选择所参与的材料，特别是一方面模型面的材料和另一方面可流动物质时提高灵活性。
附着小岛形成模型面一侧上线连接的基本面。具有优点的是，由此可以在取决于附着小岛的形状情况下，使线连接和线状凸起部体现确定的横截面形状。例如可以使用圆形的附着小岛，以便产生具有圆形横截面的线状凸起部。为提供线状凸起部机械特性的各向异性，例如线状凸起部的杨氏弹性系数，可以选择使用椭圆形或者角形的附着小岛。
本发明的第二实施方式具有优点地提供一种结构化的结构件，其中线状凸起部无附加的地形和/或者化学变化直接与模型面或者凸模面连接。在此方面，具有优点的是可以实现下列不同的方案。依据第一方案，可流动物质的小岛与模型面固定连接。可流动物质和模型面的材料彼此化学上兼容，也就是说，特别是在溶化状态下例如通过加成反应可以混合和/或者适用于形成化合物。可流动物质与模型面之间，最好例如通过热或者光化学原子团耦合(例如通过丙烯酸盐族)或者通过可流动物质和模型面材料的局部溶解(例如通过溶剂蒸发)形成化合物。对可靠连接产生的特别优点是，可流动物质和模型面的材料具有相同的化学成分。在模型面与凸模面接触和随后的分离运动后拉伸可流动物质的小岛时，模型面上形成线状凸起部。在第二方案中，线状凸起部在固体面上形成，方法是固体面与模型面接触时，在可流动物质与固体面之间形成化合物。在这种情况下，可流动物质的小岛必须与模型面仅进行附着连接。不需要形成化合物。在第二方案中，相应地可流动物质和固体面材料的化学成分最好相同。
在本发明的第二实施方式中，可流动物质的小岛最好通过胶质聚合物粒子形成。这种实施方式在可流动物质在模型面上定位和例如在取决于工作温度的情况下调整流动性方面特别具有优点。聚合物粒子最好由可溶化的聚合物组成，例如像聚苯乙烯或者聚丙烯酸酯。为产生精细结构，最好使用直径在50nm-20μm，特别是100nm-10μm范围内的粒子。
依据本发明一种特别优选的特征，可流动物质在制造线状凸起部时硬透。概念“硬透”在这里是指物质直至其形状稳定的硬化。具有优点的是，硬透后例如通过一个覆盖层可以取消凸起部附加的稳定措施。依据第一方案，硬透在线连接撑开期间进行。具有优点的是，在这种情况下只要物质足够硬透，线连接的拉伸通过线连接的断开就自动结束。依据第二方案，物质只有在线连接断开后才硬透。在这种情况下，调整线状凸起部的长度方面可以产生与可再现性相关的优点。
具有优点的是，不同的硬透过程可以单独或者组合使用。在从线连接的物质中蒸发溶剂时，硬透具有优点地无附加措施进行。此外，物质可以通过物质的冷却或者交联硬化。交联包括通过化学或者物理作用，例如通过辐射引起的可流动物质不同成分之间的反应，改变线连接的内部结构。
依据本发明另一具有优点的特征，配备附着小岛和/或者可流动物质小岛的模型面形成一个线状凸起部从其凸起的基本元件。具有优点的是，由此产生一种稳定的结构件，可以将其直接用于其他用途。
作为选择，可流动物质的流动面上具有线状凸起部。在这种情况下，物质的硬透不仅包括线状凸起部的稳定性，而且也包括流动面转换成一个在这种实施方式中形成线状凸起部基本元件的固体层。具有优点的是，在此方面基本元件和线状凸起部由同一材料组成。
依据本发明的另一种方案，在物质硬透期间，特别是在断开线连接之后，可以在取决于外部的物理或者化学影响下形成线状凸起部。例如作为可流动物质，可以使用具有取决于温度或者pH值的表面张力或者单位介电或者磁特性的聚合物。在这种情况下，线状凸起部例如可以特别是在硬透期间通过恒温处理或者提供环境中确定的pH值或者电和/或者磁场变形。
本发明的另一优点在于，在选择线状凸起部的形状方面具有高度的灵活性。在取决于依据本发明的结构化表面所要求的应用情况下，例如可以形成直线或者弯曲的线状凸起部。如果依据第一方案流动面与模型面的分离运动沿一条直线的基准线进行，那么线连接相应撑开。线连接例如可以相对于相邻的面，例如流动面或者模型面垂直或者倾斜。直线的线状凸起部可以在拉伸期间或者之后硬透。对于第二种方案来说，流动面与模型面的分离运动沿一条直线斜角的或者一条弯曲的基准线进行，从而产生成角度弯曲的或者甚至扭转的凸起部。在这种情况下，硬透在线连接的拉伸期间进行。
如果依据本发明的另一方案改变线连接的撑开速度，那么具有优点的是可以沿线状凸起部的长度产生附加的厚度梯度。如果流动面与模型面分离运动的速度首先较低，那么线连接首先具有大于分离运动较高速度时间点上的厚度。
依据本发明的一种优选方案，可流动物质包括至少一种聚合物，例如像至少一种有机聚合物或者至少一种有机/无机成分的聚合物。使用至少一种聚合物的优点是，通过溶剂排出或者恒温处理特别简单地控制硬透。优选使用的聚合物为聚二甲基硅氧烷(PDMS)(可利用添加成分硬透)、聚乙烯吡啶、聚苯乙烯、聚磷酸酯和聚乙二醇。作为选择，可流动物质包括至少一种类型的交联单体(含有不饱和的碳键)，例如像丙烯酸盐、甲基丙烯酸酯、烯、睛和由两种成分组成的其他单体混合物用于加聚作用、缩聚作用或者诸如此类的作用。
如果依据本发明的另一方案，可流动物质包括至少一种添加物，利用其可以至少改变线状凸起部的化学、介电、光学和磁特性，那么在产生结构化表面期间或者在使用结构化表面时，对调整凸起部的确定形状产生特别的优点。依据本发明，可以提供通过外部影响动态转换的表面结构。作为添加物线状凸起部例如包括磁性胶质或者具有特殊介电特性的胶质。此外，例如聚乙烯吡啶可以作为添加物使用，其在酸性水溶液中膨胀，而在中性介质中则收缩。
依据本发明的另一种方案，线状凸起部尖端处理。尖端处理包括在线状凸起部的自由端上产生加厚部。尖端处理在断开线连接之后进行。尖端处理例如包括线状凸起部自由端的局部加热，从而在其上面形成球形加厚部。依据另一种方案，例如通过真空蒸镀对线状凸起部进行涂层。最后依据本发明的另一种方案，线状凸起部可以嵌入一个覆盖层内。在这种情况下，在适当选择物质的情况下，可以取消线状凸起部的硬透。
依据本发明的结构化表面的优选应用在于形成附着表面和气体存储方面。气体存储可以通过线状凸起部的动态-机械特性进行。通过凸起部的变形，可以平衡外部液体的压力并因此改变浸湿，从而依据本发明的结构化表面可以在液体层面下存储气体。这种效应作为自然界中的护胸效应公知并例如在某些潜水运动方面受到关注(参见B.D.J Crisp in“Discussions of the Faraday Society London”Bd.3，1948，S.210-220)。
附图说明
图1示出依据本发明用于产生结构化表面的方法第一实施方式的示意图；
图2示出依据本发明用于产生结构化表面的方法第二实施方式的示意图；
图3-7示出具有依据本发明结构化表面的结构件不同方案；
图8示出用于制造依据本发明结构化表面的成套设备的示意图；
图9示出产生具有弯曲段的线状凸起部的示意图；
图10示出依据本发明可转换的表面结构的示意图；
图11示出依据本发明使用的附着小岛的不同方案；
图12-14示出依据本发明制造的表面结构的地形图；以及
图15示出用于制造依据本发明的结构化表面另一成套设备的示意图。
具体实施方式
附图未按比例放大示出示意图。特别是图1和2示出一排仅三个凸起部，而实践中制造明显更高数量的线条或者平面设置的线状凸起部。此外，凸起部在实践中可以具有其他形状，其中特别是在凸起部的基底上较短长度变细，而其余长度上的凸起部直径基本不变。
图1A-1D示出依据本发明产生具有大量线状凸起部11的结构化表面10的第一实施方式。图1A示出一个准备步骤，其中准备可流动物质20和一个具有模型面31.1的拉伸装置30并彼此相对定向。具有自由流动面21.1的物质20例如处于一个容器内。拉伸装置30(图1A)包括一个传动装置和一个恒温处理装置(未示出，参见图6)，利用这些装置可以移动和恒温处理模型面31.1。模型面31.1对着流动面21.1。两个面为平面并彼此平行定向，模型面31.1携带附着小岛32，其作为形成线状凸起部11的模板使用。
模型面31.1例如包括一个有机物或者无机物(例如塑料，特别是PDMS、聚苯乙烯、环氧、PMMA、丙烯酸盐、陶瓷、金属、半导体，特别是Au、Ag、TiO2、ZnO2、Si、SiO2、碳基或者强化复合材料)的板状衬底。附着小岛31.1例如包括直径4nm例如金的(所谓的金纳点)直至μm范围(例如100μm)例如丙烯酸盐、SiO2、TiO2的粒子。附着小岛31.1可以通过自动组织过程在表面上，例如由光刻制造的和/或者利用冲模涂覆物质组成的聚合物形成。
在图1A的状态下，可流动物质首先为固体。在这种情况下，准备步骤包括物质20的加热，利用一个加热装置(未示出，参见图6)加热到高于物质20的熔化或者软化温度。
与图1A所示不同的是，具有可流动物质20的容器或者载体可与一个拉伸装置连接，以便使流动面21.1相对于模型面31.1定位和运动。
可流动物质20处于一个例如盘的容器内，或者作为例如玻璃或者聚合物薄膜载体上的薄层。例如将浓度约20Gew.-％的聚乙烯吡啶(PVP)(Mw＝60.000g/mol)在乙醇内溶解。PVP溶液作为薄层涂覆在玻璃表面并干燥。随后将干燥的PVP层加热，以软化聚合物。例如将PVP加热到约60-140℃。
模型面31.1依据图1B接近流动面21.1，直至至少一部分模型面31.1的附着小岛32接触物质20。一组附着小岛32同时接触流动面21.1。该组例如可以包括模型面31.1的所有附着小岛32，或者在使用弯曲模型面31.1，例如在一个辊(参见图14)上的情况下，可以包括一排或者多排附着小岛32。因为附着小岛32的厚度例如为10nm，所以模型面31.1可以这样接触流动面21.1，使仅附着小岛32被物质20浸湿。但作为选择，模型面31.1也可以整体接触流动面21.1或者甚至浸入，因为物质20比处于其间的区域更好地附着在附着小岛32上。
随后依据图1C进行流动面21.1与模型面31.1彼此对的分离运动。一般情况下，将模型面31.1回拉，作为选择或者补充也可以移动流动面21.1(参见箭头)。运动例如相对于流动面21.1的平面垂直或者作为剪切运动(参见虚线箭头和图14)。速度在取决于材料特性和所要求的凸起部形状情况下选择，并在上述的PVP层时例如在每秒0.1毫米-每秒10毫米的范围内选择。附着小岛32的表面上保留含有可流动物质20的附着物，从而附着小岛32与流动面21.1之间撑开线连接22。
分离运动期间保持可流动物质20(PVP溶液)所提高的温度，而模型面31.1则具有室温或者利用拉伸装置的恒温处理装置调整的工作温度。工作温度可与室温不同。恒温处理装置也可以用于冷却。在模型面31.1与物质20之间由此形成温度梯度。与温度梯度的分布相应，在分离运动期间就已经从附着小岛31.1出发线连接22进行硬透。同时通过在拉伸时仍可流动的材料的表面张力，作为轮廓产生最小表面，其特征特别是在于线连接22随着与模型面31.1距离的增加而变细。
通过分开拉伸模型面31.1和可流动物质20，这些物质附着在附着小岛32上。例如聚合物PVP的物质20在拉伸过程期间或者之后通过溶剂的蒸发和/或者聚合物溶液的冷却硬化。聚合物形成线连接22(聚合物线)，其在模型面31.1上的起始点通过设置附着小岛32预先规定及其定向一般取决于模型面31.1的拉伸方向。形状、长度和其他特性，例如像机械和光学特性，可以通过拉伸速度和物质20的物理特性，例如像成分、分子重量、聚合物的交联程度、物质20的粘度或者粘弹性特性以及通过物质的硬化(硬透)速度确定。具体实现的工作温度需要时可以通过试验选择或者优化。在连续的分离运动情况下，依据图1D出现线连接的完全分离，从而线状凸起部11保留在模型面31.1上。来自流动面21.1的凸起部向后下沉到溶解的或者熔化的物质20内。
图2A-2D示出依据本发明第二实施方式相应的方法过程。该实施方式与第一实施方式的区别在于，可流动物质20以模型面31.2上小岛36的方式提供并形成作为凸模面21.2的相对凸模面。利用与上面借助图1A-1D介绍的步骤类似的运动过程，首先进行凸模面21.2与具有小岛36(图2B)的模型面31.2的相互接触并随后进行分离运动，从而撑开线连接22(图2C)。分离运动期间进行线连接22的硬透，其中，在最小直径的区域内进行断开，从而线状凸起部11保留在凸模面21.2和/或者模型面31.2上。
如果模型面31.2化学上与可流动物质20兼容并可以形成化合物，那么小岛36固定在模型面31.2上。小岛36例如包括直径200nm的聚苯乙烯粒子，它们通过局部溶解与聚苯乙烯的模型面31.2连接。可流动物质20和模型面31.2的材料一般这样选择，使模型面31.2的熔化温度高于可流动物质20的熔化温度。这种条件可以具有优点地利用聚合物粒子得到满足，方法是粒子状小岛36和模型面31.2的材料具有相同的化学成分，但却具有不同的聚合物链长度。固体面21.2由金属(例如铜、钢或者它们的合金)组成，其温度在模型面与凸模面的接触期间提高，以便使可流动物质20液化。作为选择，固体面21.2可以由陶瓷或者玻璃组成。分离运动的结果是最好在模型面31.2上形成线状凸起部。
作为选择，可流动物质20和模型面31由化学上不兼容的材料组成。例如将可液化聚合物的粒子状小岛36涂覆在金属模型面31.2(例如铜、钢或者它们的合金)上。小岛36附着在模型面31.2上，而不与其化合。固体面21.2由一种可流动物质20与其可以产生化合的材料组成。在模型面与凸模面接触时(图2B)，可流动物质20与固体面21.2连接。可流动物质20同时通过模型面和/或者固体面加热。可流动物质20与固体面21.2的连接例如包括局部熔化或者化学耦合，例如光化学交联。随后拉出线连接并为形成线状凸起部将其断开。
方法方案的下列说明涉及本发明第一实施方式的例子。相应的特征也可与第二实施方式类似实现。
依据本发明具有结构化表面10的结构件100依据图3作为基本元件33包括模型面31.1，上面设置线状凸起部11。图4-6示出依据本发明的结构件100的其他方案。依据图4，在拉伸线连接22期间(参见例如图1C)，物质20的表面例如也通过冷却或者溶剂排出硬透，从而断开线连接时在转换成固体基本元件23的流动面上形成线状凸起部11。基本元件23稳定在载体24上。在这种情况下，结构件100包括具有基本元件23和线状凸起部11的载体24。
图5和6示出结构件100完成后的其他加工步骤。依据图5，在凸起部11的自由端上产生加厚部12。依据图6，凸起部11利用覆盖层13覆盖。这种实施方式例如对结构化表面的光学应用具有重要意义，其中凸起部11需要防止环境影响。作为选择或者附加，结构件100完成后的加工步骤可以包括凸起部通过辐射硬透。
图7示出本发明另一种方案，其中凸起部11多层构成。为此多次实施上述方法，其中，各自形成的凸起部作为附着小岛用于随后拉出线使用。凸起部11的加长段14可以由与凸起部11相同的材料或者由不同的材料形成。
图8示意示出用于制造结构化表面10的成套设备200，其中出于概览的原因，示出附着小岛32上仅具有一个单独凸起部11的模型面31.1。成套设备200包括具有传动装置34和恒温处理装置35的拉伸装置30、一个具有用于盛放可流动物质20的载体或者容器41的加热装置40和一个可选择的调整装置50，利用其可以影响拉伸过程期间的线连接和凸起部11的形状。
传动装置34用于模型面31.1的定向和运动。为此例如使用一个步进式电动机。恒温处理装置35和加热装置40例如包括电阻加热。
调整装置50例如包括一个用于产生磁场的磁铁(永久磁铁或者电磁铁)，在其作用下形成凸起部11的弯曲。为此物质20包括一种例如像磁性胶质的磁性添加物。作为选择，利用调整装置50可以产生用于影响凸起部形状的电场。本发明一个特别的优点在于，调整装置50同时作用于所有凸起部，从而可以达到在所有凸起部上均匀成型。
依据另一种方案，调整装置50为化学上影响凸起部11的形状而设置。采用依据图1或者2拉伸线连接22的结构化过程不一定非得在气态环境下进行，而是也可以选择在液体中进行。通过在断开线连接之后，但是在结束硬透之前调整液体的pH值，同样可以产生弯曲的凸起部。依据本发明表面在液体中的结构化与气态环境的过程相比，对于温度控制、溶剂从可流动物质拉伸的线中逸出和通过凸起部的机械分离，特别是在凸起部具有很高表面密度情况下的可控制性来说具有优点。
图9举例示出通过与表面法线不同的拉伸方向(参见箭头)产生弯曲的凸起部11。分离运动沿一条相对于流动面21.1的直线或者弯曲的基准线进行。拉伸方向在分离运动期间可以改变，以影响凸起部的定向和/或者形状。
弯曲的凸起部具有优点地可以用于可动态转换的表面，这一点如图10示意示出的那样。例如，如果依据图9PVP的弯曲凸起部处于一种中性的环境介质中，那么这些凸起部通过改变酸性介质中的pH值而竖起。相应的转换运动也可以通过改变温度实现。这种转换对于结构化的表面在光学或者传感器技术方面的应用来说具有重要意义。
图11示出附着小岛不同方案的示意俯视图。作为对圆形或者正方形基本面32A、32B的选择，为产生结构化表面的机械各向异性，特别是基本面可以具有一个或者多个预拉伸方向，例如像椭圆形的基本面32C或者菱形的基本面32D。附图符号32E例如是指点状的附着小岛。如果附着小岛选择性地具有带四个以上角的基本面，那么对依据本发明拉伸纤维的机械稳定性具有优点。
图12-14示出依据本发明制造的聚乙烯吡啶表面结构的电子显微照片。依据图14，依据本发明甚至产生带圈的凸起部，其可以在聚合物硬透时极度剪切运动期间形成。
图15示意示出用于产生具有弯曲凸起部11的结构化表面10的成套设备201的另一种实施方式的细节。这种实施方式特别有效地适用于产生具有依据本发明结构化表面的无尽材料。成套设备201包括一个辊42，其浸入具有可流动物质20的容器41内并在容器41的外面模型面31.1与附着小岛32接触。容器41和/或者辊42的加热装置和可选择的调整装置(参见图8)未示出。
传动装置(例如电动机，未示出)用于在箭头方向上运动模型面31.1并与此同时转动辊42。通过辊42的转动在其圆柱形的表面上形成一层可流动物质20，其自由流动面对着模型面31.1。结果是附着小岛32与可流动物质20的流动面相对进行剪切运动，利用这种运动可以影响拉伸过程期间的线连接和凸起部11(放大示出)的形状。模型面31.1可以如图所示设置在一个载体上或者作为选择利用另一个辊导过辊42。
本发明在前面的说明书、附图和权利要求书中所公开的特征无论是单独还是组合，对以不同的构成实现本发明来说均具有重要意义。

Claims (38)

1.用于产生结构化表面(10)的方法，该表面具有大量的线状凸起部(1)，其特征在于步骤，
-一个凸模面(21.1、21.2)与一个模型面(31.1、31.2)相互接触，其中，至少一个凸模面(21.1、21.2)和模型面(31.1、31.2)具有可流动的物质(20)，
-凸模面(21.1、21.2)与模型面(31.1、31.2)的分离运动，其中，拉伸凸模面(21.1、21.2)与模型面(31.1、31.2)之间可流动物质(20)的线连接(22)，以及
-断开线连接(22)，从而在至少一个凸模面(21.1、21.2)和模型面(31.1、31.2)上形成线状凸起部(11)。
2.按权利要求1所述的方法，其中，凸模面通过可流动物质(20)的一个流动面(21.1)形成和模型面(31.1)具有附着小岛(32)，其中，在流动面(21.1)与模型面(31.1)接触时物质(20)附着在附着小岛(32)上。
3.按前述权利要求之一所述的方法，其中，附着小岛(32)通过模型面(31.1)的地形结构和/或者具有化学变化的区域形成。
4.按权利要求3所述的方法，其中，模型面(31.1)的地形结构通过局部阶梯或者预成形的线或者它们的组合形成。
5.按权利要求4所述的方法，其中，阶梯通过在模型面(31.1)上沉积粒子或者层形成。
6.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，线状凸起部(11)在流动面(21.1)上形成，其中，流动面(21.1)转换成一个固体基本层(23)。
7.按权利要求1所述的方法，其中，凸模面通过一个固体面(21.2)形成和模型面(31.2)携带可流动物质(20)的小岛(36)，其中，在固体面(21.2)与模型面(31.2)接触时物质(20)附着在固体面(21)上。
8.按权利要求7所述的方法，其中，可流动物质(20)的小岛(36)与模型面(21.2)连接和线状凸起部(11)在模型面(21.2)上形成。
9.按权利要求8所述的方法，其中，模型面(21.2)和可流动物质(20)具有相同的化学成份。
10.按权利要求7所述的方法，其中，在固体面(21.2)与模型面(31.2)接触时可流动物质(20)与固体面(21.2)连接和线状凸起部(11)在固体面(21.2)上形成。
11.按权利要求10所述的方法，其中，固体面(21)和可流动物质(20)具有相同的化学成份。
12.按权利要求7-11之一所述的方法，其中，粒子(36)包括胶质聚合物粒子。
13.按权利要求12所述的方法，其中，胶质聚合物粒子具有50nm-20μm范围内的直径。
14.按前述权利要求之一所述的方法，其中，物质(20)硬透。
15.按权利要求14所述的方法，其中，物质(20)的硬透在拉伸期间和/或者在断开线连接(22)之后进行。
16.按权利要求14或15所述的方法，其中，物质(20)的硬透包括至少一个从物质(20)中蒸发溶剂的过程，包括通过物质(20)的冷却和交联使物质(20)硬化。
17.按权利要求14-16之一所述的方法，其中，物质(20)硬透期间线状凸起部(11)通过外部影响成形。
18.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，分离运动是一种直线运动并形成直线的线状凸起部(11)。
19.按前述权利要求1-17至少之一所述的方法，其中，分离运动是一种弯曲运动并形成弯曲的线状凸起部(11)。
20.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，分离运动期间凸模面(21.1、21.2)和模型面(31.1、31.2)的速度彼此相对改变。
21.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，可流动物质(20)包括至少一种有机聚合物、一种有机-无机成分的聚合物或者可交联的单体。
22.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，可流动物质(20)包括至少一种添加物，利用其可以改变线状凸起部(11)的化学、介电、光学或者磁特性。
23.按前述权利要求至少之一所述的方法，其中，线状凸起部(11)尖端处理。
24.按权利要求2-23至少之一所述的方法，其中，附着小岛(32)或者粒子采用预先确定的几何形状分布设置，该分布在拉伸时体现线连接。
25.具有一个基本元件(23、33)的结构件(100)，该基本元件具有大量由可硬透的可流动物质(20)形成的线状凸起部(11)，其特征在于，
-线状凸起部(11)沿其长度至少局部具有一种轮廓，这种轮廓通过物质(20)
的表面张力和粘度在物质在拉伸过程中形成自由线连接的状态下确定。
26.按权利要求25所述的结构件，其中，线状凸起部(11)包括至少一种有机聚合物、一种有机-无机成分的聚合物或者交联的单体。
27.按权利要求25或26所述的结构件，其中，线状凸起部(11)包括至少一种添加物，利用其可以改变线状凸起部(11)的化学、介电、光学或者磁特性。
28.按权利要求25-27至少之一所述的结构件，其中，线状凸起部(11)直线或者弯曲与基本面(23、33)持距直立。
29.按权利要求25-28之一所述的结构件，其中，线状凸起部(11)沿其长度具有直径梯度。
30.按权利要求29所述的结构件，其中，线状凸起部(11)在其末端上具有加厚部(12)。
31.按权利要求25-30之一所述的结构件，其中，线状凸起部(11)嵌入覆盖层(13)内。
32.按权利要求25-31之一所述的结构件，其中，基本元件(23)和线状凸起部(11)由同一物质组成。
33.按权利要求25-32之一所述的结构件，其中，基本元件(23)包括一个模型面(31.1)，上面设置具有预先确定图形的附着小岛(32)，其中，线状凸起部(11)与附着小岛(32)连接。
34.按权利要求33所述的结构件，其中，附着小岛(32)包括模型面(31.1)的地形结构和/或者模型面(31.1)的化学变化。
35.按权利要求34所述的结构件，其中，模型面(31.1)的地形结构包括局部阶梯或者预成形的线或者它们的组合。
36.按权利要求35所述的结构件，其中，阶梯通过模型面上的粒子或者层形成。
37.按权利要求25-32之一所述的结构件，其中，基本元件(23)包括一个模型面或者凸模面(21.2、31.2)，线状凸起部(11)与其直接连接。
38.按权利要求25-37之一所述的结构件，其中，线状凸起部(11)多层形成。
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