DE102018111827A1

DE102018111827A1 - Strukturiertes selbstreinigendes foliensystem und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE102018111827A1
Application number: DE102018111827.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Seder; James A. Carpenter; Gayatri V. Dadheech
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: US20180333756A1; DE102018111827B4; US11067721B2; CN108948889A; US20200200946A1; US10754067B2

Abstract

Ein selbstreinigendes Foliensystem enthält ein Substrat und eine Antireflexschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die Antireflexschicht enthält eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist, eine zweite Schicht, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist, und eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist. Das System umfasst eine selbstreinigende Folie, die auf der Antireflexschicht angeordnet ist und eine Monoschicht enthält, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht. Die selbstreinigende Folie umfasst eine erste Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist und ein photokatalytisches Material umfasst.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung betrifft ein selbstreinigendes Foliensystem und ein Verfahren zum Bilden des selbstreinigenden Foliensystems.
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Anzeigesysteme, sind oft so ausgelegt, dass sie von einem Bediener berührt werden können. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug ein Anzeigesystem umfassen, das einem Bediener Informationen über einen Touchscreen präsentiert. In ähnlicher Weise kann ein Geldautomat oder Kiosk ein Anzeigesystem umfassen, das durch Berührung aktiviert wird.
Andere Vorrichtungen, wie z. B. Kameras und Brillen, umfassen im Allgemeinen eine Linsenoberfläche, die während der Verwendung unbeabsichtigt von einem Bediener berührt werden kann. Ferner können andere Vorrichtungen wie Fahrzeuge, Fenster, Spiegel, Geräte, Mobiliar, Möbel, Mobiltelefone, Fingerabdruckscanner, Sensoren, Kopierer, medizinische Instrumente und Arbeitsplatten auch eine oder mehrere Oberflächen aufweisen, die von einem Bediener berührt werden können. Daher kann ein Bediener während der Verwendung Fingerabdrücke und/oder Öle auf solche Vorrichtungen und Oberflächen hinterlassen.
KURZDARSTELLUNG
Ein selbstreinigendes Foliensystem enthält ein Substrat und eine Antireflexschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die Antireflexschicht enthält eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist, eine zweite Schicht, die aus Silziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist, und eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist. Das selbstreinigende Foliensystem umfasst auch eine selbstreinigende Folie, die auf der Antireflexschicht angeordnet ist und eine Monoschicht enthält, die auf der dritten Schicht angeordnet ist und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht. Die selbstreinigende Folie umfasst auch eine erste Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der ersten Vielzahl von Bereichen ein photokatalytisches Material umfasst.
In einem Aspekt kann die selbstreinigende Folie eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweisen, die gegenüber der ersten Fläche beabstandet ist und an die Antireflexschicht angrenzen. Die erste Fläche kann im Wesentlichen frei von Squalen und Wasser sein.
Das Substrat kann eine proximale Fläche aufweisen, die an der Antireflexschicht anliegt, eine distale Fläche, die gegenüber der proximalen Fläche beabstandet ist, eine erste Kante, die die proximale Fläche und die distale Fläche verbindet, und eine zweite Kante, die gegenüber der ersten Kante beabstandet ist.
In einem anderen Aspekt kann das selbstreinigende Foliensystem ferner eine Lichtquelle umfassen, die angrenzend an die erste Kante angeordnet und zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung konfiguriert ist. Die elektromagnetische Strahlung kann eine Wellenlänge von 400 nm bis 100 nm aufweisen. Alternativ kann die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von 740 nm bis 380 nm aufweisen.
Die selbstreinigende Folie kann einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 140° definieren. Das photokatalytische Material kann Titandioxid sein und kann in Rutilform vorliegen. In einem anderen Aspekt kann das photokatalytische Material Titandioxid sein und kann in einer Anatasform vorliegen. Alternativ kann das photokatalytische Material Titandioxid sein und kann als eine Kombination der Rutilform und der Anatasform vorliegen.
In einem zusätzlichen Aspekt kann das photokatalytische Material mit Silber dotiert sein. Alternativ kann das selbstreinigende Foliensystem ferner eine zweite Vielzahl von Bereichen umfassen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Jede der zweiten Vielzahl von Bereichen kann Silber enthalten. In einem Aspekt ist das fluorierte Material fluorierter diamantartiger Kohlenstoff.
In noch einem anderen Aspekt kann die Monoschicht eine Textur aufweisen, die durch eine Kombination einer Vielzahl von Mikrostrukturen und einer Vielzahl von Nanostrukturen definiert ist.
In einem weiteren Aspekt kann die Antireflexschicht ferner eine vierte Schicht umfassen, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus Siliziumdioxid gebildet ist. Die erste Schicht kann eine erste Dicke aufweisen, die zweite Schicht kann eine zweite Dicke aufweisen, die größer als die erste Dicke ist, und die dritte Schicht kann eine dritte Dicke aufweisen, die größer als die erste Dicke und die zweite Dicke ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein selbstreinigendes Foliensystem ein Substrat und eine Antireflexschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die Antireflexschicht enthält eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist, eine zweite Schicht, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist, und eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist. Die erste Schicht hat eine erste Dicke, die zweite Schicht hat eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist, und die dritte Schicht hat eine dritte Dicke, die größer als die erste Dicke und die zweite Dicke ist. Das selbstreinigende Foliensystem umfasst auch eine selbstreinigende Folie, die auf der Antireflexschicht angeordnet ist und eine Monoschicht enthält, die auf der dritten Schicht angeordnet ist und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht. Die Monoschicht hat eine Textur, die durch eine Vielzahl von voneinander entlang der Monoschicht beabstandeten Mikrostrukturen definiert ist, und eine Vielzahl von Nanostrukturen, die auf jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen angeordnet sind. Die selbstreinigende Folie umfasst auch eine erste Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der ersten Vielzahl von Bereichen ein photokatalytisches Material umfasst.
In einem Aspekt weist jede der Vielzahl von Mikrostrukturen eine konische Form und eine erste Höhe von 0,5 µm bis 2 µm auf, und ferner weist jede der Vielzahl von Nanostrukturen eine zweite Höhe von 1 nm bis 4 nm auf. In einem anderen Aspekt kann die Antireflexschicht ferner eine vierte Schicht aufweisen, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus Siliziumdioxid gebildet ist.
Ein Verfahren zum Bilden einer selbstreinigenden Folie umfasst das Abscheiden einer Antireflexschicht auf einem Substrat. Die Antireflexschicht enthält eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist, eine zweite Schicht, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist, eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner Magnetron-Sputtern einer selbstreinigenden Folie auf der Antireflexschicht. Die selbstreinigende Folie umfasst eine Monoschicht, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht. Die selbstreinigende Folie umfasst auch eine erste Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Jede der ersten Vielzahl von Bereichen umfasst ein photokatalytisches Material. Das Verfahren umfasst, nach dem Magnetron-Sputtern, auch das reaktive Ionenätzen der selbstreinigenden Folie mit SF₆-O₂-Gas, um eine Textur zu erzeugen, die durch eine Vielzahl von voneinander entlang der Monoschicht beabstandeten Mikrostrukturen definiert ist, und eine Vielzahl von Nanostrukturen, die auf jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen angeordnet sind.
In einem Aspekt umfasst das reaktive Ionenätzen das Ausbilden jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen mit einer konischen Form und einer ersten Höhe von 0,5 µm bis 2 µm und das Ausbilden jeder der mehreren Nanostrukturen mit einer zweiten Höhe von 1 nm bis 4 nm.
Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines selbstreinigenden Foliensystems.
2 ist eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht des selbstreinigenden Foliensystems von 1 entlang der Linie 2-2.
3 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer anderen Ausführungsform des selbstreinigenden Foliensystems von 1.
4 ist eine schematische Darstellung einer vergrößerten Ansicht einer Fläche der selbstreinigenden Foliensysteme der 1 und 3.
5 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden des selbstreinigenden Foliensystems der 1 und 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Elemente beziehen, ist ein selbstreinigendes Foliensystem 10, 110 allgemein in 1 und 3 gezeigt. Das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 kann für Anwendungen geeignet sein, bei denen ein Bediener Fingerabdrücke, Öle und/oder andere organische oder kohlenstoffbasierte Verunreinigungen oder Krankheitserreger 100 (4) auf einem Bildschirm, einer Linse, oder Oberfläche hinterlässt. Insbesondere kann das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 für Anwendungen nützlich sein, die einen sauberen, im Wesentlichen ölfreien, fingerabdruckfreien und wasserfreien Bildschirm, eine Linse oder eine Oberfläche erfordern. Das heißt, das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 kann zum Entfernen von Fingerabdrücken und anderen organischen Verunreinigungen 100 von solchen Schirmen, Linsen oder Oberflächen nützlich sein und kann als superoleophob und superhydrophob charakterisiert werden.
Zum Beispiel kann das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 für Automobilanwendungen nützlich sein, wie beispielsweise im Armaturenbrett befindliche Navigationssysteme mit einem Touchscreen, Fahrzeugkameras mit einer Linse, Fahrzeugspiegel und Fahrzeuginnenflächen. Alternativ kann das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 für nicht-automobile Anwendungen, wie z. B. Unterhaltungselektronik, Mobiltelefone, Brillen, persönliche Schutzausrüstung, Geräte, Möbel, Kioske, Fingerabdruckscanner, medizinische Geräte, Sensoren, Flugzeuge und Industriefahrzeuge nützlich sein.
Bezugnehmend auf 1 umfasst das selbstreinigende Foliensystem 10 ein Substrat 12. Das Substrat 12 kann aus einem glasartigen, transparenten Material gebildet sein, das zum Brechen von sichtbarem Licht geeignet ist. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Substrat 12 aus Siliziumdioxid gebildet sein. In einem anderen Beispiel kann das Substrat 12 aus einem Polycarbonat oder einem anderen Kunststoff gebildet sein. In einer Ausführungsform kann das Substrat 12 aus Cellulosetriacetat gebildet sein. Das Substrat 12 kann eine geeignete Substratdicke 14 (2) gemäß einer gewünschten Anwendung des selbstreinigenden Foliensystems 10 aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat 12 eine Substratdicke 14 von 100 nm bis 500 nm aufweisen. Im Allgemeinen kann das Substrat 12 als nicht einschränkende Beispiele als ein Bildschirm eines Anzeigesystems, eine Linse einer Brille oder einer Schutzbrille, ein Visier eines Helms, eine Oberfläche eines Kühlschranks oder eine Vorderseite eines Gehäuses, eine Türverkleidung eines Fahrzeugs, ein Touchscreen eines Kiosk oder als eine andere Oberfläche oder ein anderes Gerät konfiguriert sein, das von einem Bediener berührt werden kann.
Ein selbstreinigendes Foliensystem 10 enthält auch eine auf dem Substrat 12 angeordnete Antireflexschicht 16. Die Antireflexschicht 16 kann konfiguriert sein, um eine Reflexion von dem selbstreinigenden Foliensystem 10 zu reduzieren und dadurch eine Effizienz des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu verbessern, da verlorenes Licht in dem System 10 minimiert werden kann. Somit weist das selbstreinigende Foliensystem 10 sowohl selbstreinigende Fähigkeiten als auch eine vergleichsweise geringe Reflexion auf. Die Antireflexschicht 16 kann aus einer Antireflexbeschichtung gebildet sein, die alternierende Schichten 18, 20, 22 aus Siliziumdioxid und Titandioxid aufweist. Jede der alternierenden Schichten 18, 20, 22 aus Siliziumdioxid und Titandioxid kann eine Dicke 26, 28, 30 (2) von 5 nm bis 125 nm aufweisen. Ferner kann die Dicke 26, 28, 30 jeder Schicht 18, 20, 22 wie unten dargelegt optimiert werden, um eine Breitband-Spektralleistung über breite Einfallswinkel zu erreichen.
Zum Beispiel, wie mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, umfasst die Antireflexschicht 16 eine erste Schicht 18, die aus Titandioxid gebildet ist. Die erste Schicht 18 kann eine erste Dicke 26 von 5 nm bis 25 nm, z. B. 10 nm, aufweisen und kann einen vergleichsweise niedrigen Brechungsindex aufweisen. Die Antireflexschicht 16 umfasst eine zweite Schicht 20, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht 18 angeordnet ist. Die zweite Schicht 20 kann eine zweite Dicke 28 aufweisen, die größer als die erste Dicke 26 ist, und einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweist. Zum Beispiel kann die zweite Dicke 28 von 20 nm bis 45 nm, z. B. 33 nm, aufweisen. Die Antireflexschicht 16 umfasst eine dritte Schicht 22, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht 20 angeordnet ist. Die dritte Schicht 22 kann eine dritte Dicke 30 aufweisen, die größer als die erste Dicke 26 und die zweite Dicke 28 ist, und einen vergleichsweise niedrigen Brechungsindex aufweist. Die dritte Dicke 30 kann 50 nm bis 200 nm, z. B. 100 nm, betragen. Obwohl nicht gezeigt, kann die Antireflexschicht 16 auch mehr als drei Schichten 18, 20, 22 umfassen. Zum Beispiel kann, in einer Ausführungsform, die mit Bezug auf 3 beschrieben wurde, die Antireflexschicht 16 eine vierte Schicht 24 enthalten, die auf der dritten Schicht 22 angeordnet ist. Die vierte Schicht 24 kann aus Siliziumdioxid gebildet sein und kann eine vierte Dicke 32 von 50 nm bis 150 nm, z. B. 75 nm, aufweisen. Die vierte Schicht 24 kann einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweisen. In einer Ausführungsform ist die vierte Dicke 32 kleiner als die dritte Dicke 30 und größer als die zweite Dicke 28.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst das selbstreinigende Foliensystem 10 auch eine selbstreinigende Folie 34, die auf der Antireflexschicht 16 angeordnet ist, z. B. chemisch mit der Antireflexschicht 16 verbunden ist, wie nachstehend ausführlicher dargelegt wird. Die selbstreinigende Folie 34 kann dazu ausgelegt sein, das Substrat 12 und die Antireflexschicht 16 vor Fingerabdrücken, Ölen und organischen Verunreinigungen 100 abzudecken und zu schützen (4). Das heißt, die selbstreinigende Folie 34 kann konfiguriert sein, um zu bewirken, dass Fingerabdrücke, Öle, Wasser und organische Verunreinigungen 100, die sich auf der selbstreinigenden Folie 34 ablagern, verschwinden oder verdampfen, sodass für die Anzeige von scharfen Bildern oder Reflexionen ein sauberes Substrat 12 erhalten bleibt. Insbesondere kann die selbstreinigende Folie 34 in einigen Ausführungsformen eine oberste Schicht der Antireflexschicht 16 ersetzen, um so Antireflex- und Selbstreinigungsfähigkeiten in eine einzige Schicht zu integrieren. Somit kann das selbstreinigende Foliensystem 10 die Komplexität und die Herstellung und das Design des Schichtstapels minimieren. Beispielsweise können die Klebezeit und die Materialverbrauchskosten für das selbstreinigende Foliensystem 10 vergleichsweise niedriger sein.
Genauer gesagt, wie mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, kann die selbstreinigende Folie 34 eine erste Fläche 36 und eine zweite Fläche 38 aufweisen, die gegenüber der ersten Fläche 36 beabstandet ist. Die zweite Fläche 38 kann an die Antireflexschicht 16 angrenzen, und die erste Fläche 36 kann im Wesentlichen frei von Squalen und Wasser, organischem Material und/oder anderen Ölen von Fettsäuren sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie Squalen auf eine organische Verbindung mit 30 Kohlenstoffatomen, die durch den Namen der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie (6E, 10E, 14E, 18E)-2,6, 10,15, 19,23 -Hexamethyltetracosa-2,6,10,14,18,22-hexaen repräsentiert wird. Im Allgemeinen kann die selbstreinigende Folie 34 als eine dünne Folie charakterisiert werden und kann eine Foliendicke 40 von beispielsweise 5 nm bis 30 nm, wie etwa 10 nm, aufweisen.
Das Substrat 12 kann auch eine proximale Fläche 42 aufweisen, die an die Antireflexschicht 16 angrenzt, und eine distale Fläche 44, die gegenüber der proximalen Fläche 42 beabstandet ist. Daher sind das Substrat 12, die Antireflexschicht 16 und die selbstreinigende Folie 34 konfiguriert, sichtbares Licht durch die proximale Fläche 42, die distale Fläche 44, die erste Fläche 36 und die zweite Fläche 38 zu übertragen. Das Substrat 12 kann auch eine erste Kante 46 aufweisen, die die proximale Fläche 42 und die distale Fläche 44 verbindet, und eine zweite Kante 48, die gegenüber der ersten Kante 46 beabstandet ist.
Die selbstreinigende Folie 34 kann einen Kontaktwinkel 50 mit Wasser von größer als oder gleich 115°, z. B. mehr als 140° definieren. Beispielsweise kann die selbstreinigende Folie 34 einen Kontaktwinkel 50 mit Wasser von größer als oder gleich 150° definieren. Somit können Wasser, Öle und Verunreinigungen 100 (4) effektiv auf der ersten Fläche 36 Tropfen formen und sich über diese hinweg bewegen. Anders ausgedrückt, Wasser, Öle und Verunreinigungen 100 können beweglich sein und sich entlang der ersten Fläche 36 wirksam derart bewegen, dass die selbstreinigende Folie 34 superoleophob und superhydrophob ist.
Unter Bezugnahme auf 2 kann das selbstreinigende Foliensystem 10 ferner eine Lichtquelle 52 umfassen, die angrenzend an die erste Kante 46 angeordnet und zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung konfiguriert ist. So kann die Lichtquelle 52 beispielsweise eine Ultraviolettlicht emittierende Diode sein und die elektromagnetische Strahlung kann eine Wellenlänge von 400 nm bis 100 nm aufweisen. Alternativ kann die Lichtquelle 52 eine Glühbirne oder eine sichtbares Licht emittierende Diode sein und die elektromagnetische Strahlung kann eine Wellenlänge von 740 nm bis 380 nm aufweisen.
Die selbstreinigende Folie 34 ist aus einer selbstreinigenden Beschichtungszusammensetzung gebildet. Das heißt, die selbstreinigende Folie 34 kann Fingerabdrücke, Wasser und Ölablagerungen abschwächen, d. h. sich selbst reinigen. Die selbstreinigende Beschichtungszusammensetzung und die selbstreinigende Folie 34 umfassen ein photokatalytisches Material 54 (1) und ein fluoriertes Material 56 (1), wie nachstehend ausführlicher dargelegt wird.
Unter jetziger Bezugnahme auf 1 beinhaltet die selbstreinigende Folie 34 eine auf der dritten Schicht 22 angeordnete Monoschicht 58, die aus einem fluorierten Material 56, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon, gebildet ist. Wie am besten in 1 gezeigt kann die Monoschicht 58 einen Großteil der selbstreinigenden Folie 34 bilden und kann als ein Monoschicht-Feld charakterisiert werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Monoschicht auf eine Schicht mit einer Dicke 40 (2) eines Moleküls. Das heißt, die Monoschicht 58 ist ein Molekül dick und kann als eine dünne Schicht charakterisiert werden. In einer Ausführungsform ist das fluorierte Material fluorierter diamantartiger Kohlenstoff. In einer anderen Ausführungsform ist das fluorierte Material fluoriertes Zinn-(IV)-Oxid. Das fluorierte Material, d. h. fluorierte organische Verbindungen, fluorierte anorganische Verbindungen und Kombinationen davon, wie fluorierter diamantartiger Kohlenstoff oder fluoriertes Zinn-(IV)-Oxid, verleiht der selbstreinigenden Folie 34 Superhydrophobie, Wasserbeständigkeit und antimikrobielle Eigenschaften, schmutzabweisende Eigenschaften und Kratzfestigkeit. Die selbstreinigende Folie 34 kann auch zu einer sauberen Luftqualität einer Umgebung beitragen, in der die selbstreinigende Folie 34 verwendet wird.
Wie in 1 dargestellt, kann die selbstreinigende Folie 34 ferner eine erste Vielzahl von Bereichen 62 umfassen, die innerhalb der Monoschicht 58 angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen 62 an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Das heißt, die erste Vielzahl von Bereichen 62 kann innerhalb und entlang der Monoschicht 58 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die erste Vielzahl von Bereichen 62 entlang der ersten Fläche 36 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. In anderen Ausführungsformen kann die erste Vielzahl von Bereichen 62 zufällig entlang der Monoschicht 58 entlang der ersten Fläche 36 beabstandet sein. In noch anderen Ausführungsformen kann die erste Vielzahl von Bereichen 62 in einem Muster innerhalb der Monoschicht 58 angeordnet sein. Die erste Vielzahl von Bereichen 62 kann in der selbstreinigenden Folie 34 in einer Menge von etwa 10 Volumenteilen bis etwa 85 Volumenteilen, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34, z. B. etwa 50 Volumenteile bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34, vorhanden sein.
Jede der ersten Vielzahl von Bereichen 62 umfasst ein photokatalytisches Material, wie etwa Titandioxid. Das photokatalytische Material 54 kann eine selbstreinigende Folie 34 bereitstellen, die sich selbst reinigen kann. Das heißt, das photokatalytische Material 54 kann organisches Material, z. B. Squalen, das auf der ersten Fläche 36 der selbstreinigenden Folie 34 vorhanden ist, oxidieren und/oder verdampfen, wie nachstehend ausführlicher dargelegt wird. Insbesondere kann das photokatalytische Material 54 ein lichtaktivierter Photokatalysator bei Belichtung mit beispielsweise sichtbarem oder ultraviolettem Licht sein.
Geeignete photokatalytisch Materialien 54 können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, photooxidative Halbleiter, halbleitende Oxide, dotierte Metalloxide, Heteroübergangsmaterialien und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform kann das photokatalytische Material 54 Titandioxid sein und kann in der ersten Vielzahl von Bereichen 62 in einer Rutilform vorliegen. Alternativ kann das photokatalytische Material 54 Titandioxid sein und kann in der ersten Vielzahl von Bereichen 62 in einer Anatasform vorliegen, die eine vergleichsweise höhere photokatalytische Aktivität als die Rutilform aufweisen kann. In anderen Ausführungsformen kann das photokatalytische Material 54 Titandioxid sein und kann in der ersten Vielzahl von Bereichen 62 als eine Kombination der Rutilform und der Anatasform vorliegen. Ferner kann das photokatalytische Material 54 dotiert sein, um ein funktionalisiertes photokatalytisches Material, z. B. funktionalisiertes Titandioxid, zu bilden. Zum Beispiel kann das funktionalisierte photokatalytische Material mit einem Metall wie etwa Chrom, Kobalt, Kupfer, Vanadium, Eisen, Silber, Platin, Molybdän, Lanthan, Niob und Kombinationen davon dotiert sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann das photokatalytische Material 54 mit Silber dotiert sein. Alternativ kann das photokatalytische Material mit einem Nichtmetall dotiert sein, wie, jedoch nicht beschränkt auf, Stickstoff, Schwefel, Kohlenstoff, Bor, Kalium, Iod, Fluor und Kombinationen davon.
Das photokatalytische Material 54 kann als ein Nanopartikel charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Nanometerbereich messbar ist. Alternativ kann das photokatalytische Material 54 als ein Partikel charakterisiert werden und einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Mikrometermaßstab gemessen werden kann. Im Allgemeinen kann das photokatalytische Material 54 in der selbstreinigenden Folie 34 in einer Menge von etwa 2 Volumenteilen bis etwa 35 Volumenteilen vorhanden sein, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34.
In anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen kann das photokatalytische Material 54 ein halbleitendes Oxid beinhalten, wie, jedoch nicht beschränkt auf, Zinkoxid, Wismutoxid, Zinnoxid und Kombinationen davon. Das Halbleiteroxid kann mit einer entsprechend großen Bandlücke ausgewählt werden, die für eine photokatalytische Reaktion geeignet ist, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Wie oben dargelegt, kann die selbstreinigende Folie 34 in einigen Ausführungsformen die oberste Schicht, z. B. die vierte Schicht 24 (3), der Antireflexschicht 16 ersetzen. Ferner kann das fluorierte Material 56 einen Brechungsindex von etwa 1,2 bis etwa 1,6, z. B. von etwa 1,3 bis etwa 1,5, gemäß dem Prozentsatz an Fluor, der in dem fluorierten Material vorhanden ist, aufweisen. Folglich kann das selbstreinigende Foliensystem 10 eine vergleichsweise dickere Monoschicht 58 enthalten, die aus dem fluorierten Material 56 gebildet ist, was wiederum zu einer vergleichsweise größeren photokatalytischen Aktivität des photokatalytischen Materials 54 beitragen kann. Das fluorierte Material 56 kann auch transparent sein und eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen. Somit kann das fluorierte Material für einige Ausführungsformen den Ersatz der obersten Schicht, z. B. der vierten Schicht 24, der Antireflexschicht 16 ermöglichen.
In einer anderen Ausführungsform kann die selbstreinigende Folie 34 auch eine zweite Vielzahl von Bereichen 64 beinhalten, die innerhalb der Monoschicht 58 angeordnet sind, sodass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen 64 an das fluorierte Material 56 angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen 64 Silber umfasst.
Das heißt, die zweite Vielzahl von Bereichen 64 kann auch innerhalb und entlang der Monoschicht 58 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die zweite Vielzahl von Bereichen 64 entlang der ersten Fläche 36 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Vielzahl von Bereichen 64 zufällig entlang der Monoschicht 58 entlang der ersten Fläche 36 beabstandet sein. In noch anderen Ausführungsformen kann die zweite Vielzahl von Bereichen 64 in einem Muster innerhalb der Monoschicht 58 angeordnet sein. Die zweite Vielzahl von Bereichen 64 kann in der selbstreinigenden Folie 34 in einer Menge von etwa 10 Volumenteilen bis etwa 85 Volumenteilen, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34, z. B. etwa 25 Volumenteile bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34, vorhanden sein.
Das Silber kann als ein Nanopartikel charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Nanometerbereich messbar ist. Alternativ kann das Silber als ein Partikel charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Mikrometerbereich gemessen werden kann. Im Allgemeinen kann das Silber in der selbstreinigenden Folie 34 in einer Menge von etwa 2 Volumenteilen bis etwa 35 Volumenteilen vorhanden sein, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 34. Das Silber kann die selbstreinigende Folie 34 mit antimikrobiellen und Luftreinigungseigenschaften und Schmutzresistenz versehen. Zum Beispiel kann Silber die zelluläre Mikrobenfunktion stören. Insbesondere kann das Silber zur Phospholipidzersetzung beitragen, sodass eine Mikrobenzellenvertiefung nicht atmen kann.
Bezugnehmend auf 4 kann die Monoschicht 58 eine Textur 66 aufweisen, die durch eine Kombination einer Vielzahl von Mikrostrukturen 68 und einer Vielzahl von Nanostrukturen 70 definiert ist. Insbesondere kann die Vielzahl von Mikrostrukturen 68 entlang der Monoschicht 58 voneinander beabstandet sein, und die Vielzahl von Nanostrukturen 70 kann auf jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 angeordnet sein. Ferner kann jede der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 eine konische Form und eine erste Höhe 72 von 0,5 µm bis 2 µm, z. B. 1 µm, aufweisen. Jede der Vielzahl von Nanostrukturen 70 kann eine zweite Höhe 74 von 1 nm bis 4 nm, z. B. 2 nm, aufweisen. Die Textur 66, die durch die Kombination der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 und der Vielzahl von Nanostrukturen 70 definiert ist, kann eine blumenkohlartige oder himbeerartige, nicht glatte erste Fläche 36 bilden. In einer spezifischen Ausführungsform kann die Monoschicht 58 als texturierter diamantartiger Kohlenstoff charakterisiert werden. Die Vielzahl von Nanostrukturen 70, die auf der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 angeordnet sind, kann eine hierarchische, stochastische Struktur oder Textur 66 bilden, die zu den Selbstreinigungsfähigkeiten der selbstreinigenden Folie 34 beiträgt. Die Vielzahl von Mikrostrukturen 68 und die Vielzahl von Nanostrukturen 70 zusammen können den Kontaktwinkel 50 (2) mit Wasser und Ölen derart erhöhen, dass die selbstreinigende Folie 34 eine ausgezeichnete Schmutzbeständigkeit und minimale Benetzbarkeit aufweist.
Das heißt, der Kontaktwinkel 50 kann umgekehrt mit einer Flächenenergie der ersten Fläche 36 in Beziehung stehen. Mit anderen Worten, der Kontaktwinkel 50 kann zunehmen, wenn die Flächenenergie der ersten Fläche 36 abnimmt. Wenn der Kontaktwinkel 50 zunimmt, kann außerdem die erste Fläche 36 vergleichsweise weniger benetzbar und hydrophober werden. Da die selbstreinigende Folie 34 die Textur 66 aufweist, die durch die Vielzahl von Mikrostrukturen 68 und die Vielzahl von Nanostrukturen 70 definiert ist, kann die selbstreinigende Folie 34 den Kontaktwinkel 50 mit Wasser von größer als 140°, z. B. größer als 150°, definieren, und die erste Fläche 36 kann daher sowohl superoleophob als auch superhydrophob sein.
Bezugnehmend auf 5 umfasst ein Verfahren 76 zum Bilden des selbstreinigenden Foliensystems 10, 110 das Abscheiden 78 der Antireflexschicht 16 auf dem Substrat 12. Insbesondere kann das Abscheiden 78 der Antireflexschicht 16 das Magnetron-Sputtern 80 der aus Titandioxid gebildeten ersten Schicht 18 (2), das Magnetron-Sputtern 180 der aus Siliciumdioxid gebildeten zweiten Schicht 20 (2) auf die erste Schicht 18 und Magnetron-Sputtern 280 der dritten Schicht 22 (2), die aus Titandioxid gebildet ist, auf die zweite Schicht 20 umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann das Abscheiden 78 auch ein Magnetron-Sputtern der vierten Schicht 24, die aus Siliziumdioxid gebildet ist, auf die dritte Schicht 22 umfassen. Das Magnetron-Sputtern 80, 180, 280 kann das Ansammeln der ersten, zweiten und dritten Schicht 18, 20, 22 unter Verwendung von rotierenden oder planaren Targets umfassen. Die Abscheidung 78 der Antireflexschicht 16 kann abwechselnde Schichten 18, 20, 22 bilden, wie in 2 gezeigt.
Das Verfahren 76 umfasst ferner Magnetron-Sputtern 380 einer selbstreinigenden Folie 34 auf die Antireflexschicht 16. Das Magnetron-Sputtern 380 kann das Anordnen des fluorierten Materials 56 auf der Antireflexschicht 16 unter Verwendung von beispielsweise einem Kohlenstofftarget und einem Polytetrafluorethylentarget umfassen. Insbesondere kann das Verfahren 76 das Anordnen des fluorierten Materials 56 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon auf der Antireflexschicht 16 umfassen. Zum Beispiel kann das Verfahren 76 das Anordnen von fluoriertem diamantartigem Kohlenstoff auf der Antireflexschicht 16 umfassen. Alternativ kann das Verfahren 76 das Anordnen von fluoriertem Zinn-(IV)-Oxid auf der Antireflexschicht 16 umfassen. Das fluorierte Material 56 kann auf geeignete Weise auf die erste Schicht 18 magnetrongesputtert werden. Zum Beispiel kann das Magnetron-Sputtern 380 unter Verwendung eines planaren Targets oder eines rotierenden Targets reaktiv sein.
Nach dem Magnetron-Sputtern 80 umfasst das Verfahren 76 auch das reaktive Ionenätzen 82 der selbstreinigenden Folie mit SF₆-O₂-Gas, um die Textur 66 (4) zu erzeugen, die durch eine Vielzahl von voneinander entlang der Monoschicht 58 beabstandeten Mikrostrukturen 68 definiert ist, und eine Vielzahl von Nanostrukturen 70, die auf jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 angeordnet sind. Das reaktive Ionenätzen 82 kann das Variieren und Optimieren einer oder mehrerer einer relativen Strömungsrate von SF₆-Gas und O₂-Gas, einen Druck und eine Ätzzeit umfassen, um die Vielzahl von Mikrostrukturen mit der allgemein konischen Form, der ersten Höhe 72 von etwa 1 µm und einem Konuswinkel von etwa 50° zu erhalten. Genauer gesagt kann das reaktive Ionenätzen 82 das Ausbilden jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen 68 mit einer konischen Form 84 und einer ersten Höhe 72 von 0,5 µm bis 2 µm und das Ausbilden jeder der mehreren Nanostrukturen 70 mit einer zweiten Höhe 74 von 1 nm bis 4 nm beinhalten. Ferner kann das reaktive Ionenätzen 82 das Minimieren einer Ablagerungsenergie während des Magnetron-Sputterns 80 umfassen.
Während der Verwendung des selbstreinigenden Foliensystems 10, 110 kann eine Bedienperson Fingerabdrücke, Squalen, organisches Material und/oder Öle auf der ersten Fläche 36 (2) ablagern. Öle können Öle von Fettsäuren einschließen und können natürlich synthetisiert und auf die erste Fläche 36 aufgebracht werden, wenn der Bediener die erste Fläche 36 berührt, oder sie können künstlich auf die erste Fläche 36 aufgebracht werden, beispielsweise durch Sprühen oder Beschichten.
Ein Kontakt zwischen den Squalen, dem photokatalytischen Material 54, das elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist, die von einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von weniger als 357 nm emittiert wird, und Wasser kann die Bildung von Radikalen initiieren. Die Radikale können dann mit Kohlenwasserstofftrümmern reagieren. Genauer gesagt kann das photokatalytische Material 54 ein Photokatalysator wie Titandioxid sein. Eine photokatalytische Reaktion kann ein starkes Oxidationsmittel erzeugen und das organische Material, z. B. Squalen, in Gegenwart des Photokatalysators, d. h. des photokatalytischen Materials 54, zu Kohlenwasserstoff mit niedriger Kettenlänge zu Kohlendioxid und Wasser, elektromagnetische Strahlung, d. h. ultraviolettes Licht, und Wasser, d. h. Feuchtigkeit von Umgebungsbedingungen, aufspalten. Somit kann das photokatalytische Material 54 nicht durch die katalytische Reaktion verbraucht werden, sondern kann stattdessen lediglich die photokatalytische Reaktion als ein Nicht-Reaktant beschleunigen.
Genauer gesagt kann, wenn elektromagnetische Strahlung der gewünschten Wellenlänge das photokatalytische Material 54 beleuchtet, der Übergang eines Elektrons vom Valenzband des photokatalytischen Materials 54 in das Leitungsband des photokatalytisch aktiven Material 54 beispielsweise gefördert werden, wodurch wiederum ein Loch im Valenzband und ein Überschuss von negativer Ladung oder Elektronen im Leitungsband erzeugt werden können. Das Loch kann die Oxidation unterstützen und das Elektron kann die Reduktion unterstützen. Im Allgemeinen kann das Loch sich mit Wasser kombinieren und ein Hydroxylradikal (•OH) bilden. Das Loch kann auch unmittelbar mit Squalen oder anderem organischen Material reagieren, um den gesamten Wirkungsgrad der Selbstreinigung des selbstreinigenden Foliensystems 10, 110 zu erhöhen. Ähnlich kann Sauerstoff in der Umgebung des photokatalytisch aktiven Materials 54 durch das Elektron reduziert werden, und ein Superoxidion (•O₂-) wiederum das auf dem selbstreinigenden Foliensystem 10, 110 vorhandene organische Material oxidieren kann.
Zusätzlich kann das Loch vor der Rekombination mit dem Elektron eingeschlossen werden. Für diese Situationen kann das photokatalytische Material 54 funktionalisiert werden. So kann Titandioxid beispielsweise mit Palladium oder Ruthenium dotiert sein. Palladium und Ruthenium können kann als Elektrokatalysator agieren und eine Übertragung von Elektronen zu Sauerstoffmolekülen erhöhen, was wiederum das Auftreten der Rekombination von Elektronen und Löcher verringern kann.
Ferner kann sich organisches Material, das auf dem fluorierten Material 56 und nicht in direktem Kontakt mit dem photokatalytischen Material 54 vorhanden ist, in einem dynamischen Gleichgewicht mit der ersten Fläche 36 (2) befinden und zu einer Stelle vergleichsweise höherer Energie auf der selbstreinigenden Folie 34, d. h. dem photokatalytischen Material 54, diffundieren. Daher kann die selbstreinigende Folie 34 die Squalen entlang der selbstreinigenden Folie 34 von dem fluorierten Material 56 zu dem photokatalytischen Material 54 diffundieren. Um eine solche Diffusion zu verbessern, kann die Lichtquelle 52 abgestimmt sein, um elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zu emittieren, die auf eine Vibrationsresonanz der Squalen und des fluorierten Materials 56 abgestimmt ist. Eine solche Abstimmung kann ermöglichen, dass die Squalen oder der Fingerabdruck entlang des fluorierten Materials 56 zu dem photokatalytischen Material 54 wackelt oder sich dort bewegt, wo die Squalen die oben beschriebene photokatalytische Reaktion eingehen können. Alternativ oder zusätzlich kann die selbstreinigende Folie 34 auch erwärmt werden, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, um die Diffusion über das fluorierte Material 56 hin zu dem photokatalytischen Material 54 weiter zu verbessern.
Sobald die Squalen das photokatalytische Material 54 kontaktieren, können die Squalen in vergleichsweise kleine Stücke oder Teile mit einem niedrigen Dampfdruck photolysiert werden, die von der selbstreinigenden Folie 34 verdampfen und dadurch den Fingerabdruck oder die Squalen von der selbstreinigenden Folie 34 entfernen können. Daher kann die selbstreinigende Folie 34 das Substrat 12 durch Entfernen, z. B. Oxidieren und Verdampfen der Fingerabdrücke, Squalen, Öle und/oder organischen Materialien, die durch die Berührung eines Bedieners abgeschieden werden, schützen. Folglich kann das selbstreinigende Foliensystem 10, 110 die Ästhetik, Sauberkeit und Ablesbarkeit von Displaysystemen, Linsen, Sensoren und Oberflächen verbessern.
Während die besten Arten zur Ausführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenbarung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Offenbarung innerhalb des Schutzumfangs der hinzugefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Selbstreinigendes Foliensystem, umfassend: ein Substrat; und eine Antireflexschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist einschließlich: einer ersten Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist; einer zweiten Schicht, die aus Siliciumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist; und einer dritten Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist; einer selbstreinigenden Folie, der auf der Antireflexschicht angeordnet ist und einschließlich: einer Monoschicht, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht; und einer ersten Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der ersten Vielzahl von Bereichen ein photokatalytisches Material umfasst.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei die selbstreinigende Folie eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die gegenüber der ersten Fläche beabstandet ist und an die Antireflexschicht angrenzt, und wobei ferner die erste Fläche im Wesentlichen frei von Squalen und Wasser ist.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei die selbstreinigende Folie einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 140° definiert.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei das photokatalytische Material Titandioxid ist und in der ersten Vielzahl von Bereichen in einer Anatasform vorliegt.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei das photokatalytische Material mit Silber dotiert ist.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen Silber umfasst.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei das fluorierte Material fluorierter diamantartiger Kohlenstoff ist.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, worin die Monoschicht eine Textur aufweist, die durch eine Kombination einer Vielzahl von Mikrostrukturen und einer Vielzahl von Nanostrukturen definiert ist.
Selbstreinigendes Foliensystem nach Anspruch 1, wobei die Antireflexschicht ferner eine vierte Schicht umfasst, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus Siliciumdioxid gebildet ist.
Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems, wobei das Verfahren umfasst: Abscheiden einer Antireflexschicht auf einem Substrat, wobei die Antireflexschicht umfasst: eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist; eine zweite Schicht, die aus Siliciumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist; und eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist; Magnetron-Sputtern einer selbstreinigenden Folie auf die Antireflexschicht, wobei die selbstreinigende Folie umfasst: eine Monoschicht, die auf der dritten Schicht angeordnet und aus einem fluorierten Material gebildet ist, das aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen davon besteht; und eine erste Vielzahl von Bereichen, die innerhalb der Monoschicht angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das fluorierte Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jeder der ersten Vielzahl von Bereichen ein photokatalytisches Material umfasst; und nach Magnetron-Sputtern, reaktives Ionenätzen der selbstreinigenden Folie mit SF₆-O₂-Gas, um eine Textur zu erzeugen, die definiert ist durch: eine Vielzahl von Mikrostrukturen, die voneinander entlang der Monoschicht beabstandet sind; und eine Vielzahl von Nanostrukturen, die auf jeder der Vielzahl von Mikrostrukturen angeordnet sind.