DE60003336T2

DE60003336T2 - Gemusterte hydrophile-oleophile metalloxidbeschichtung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60003336T2
Application number: DE60003336T
Authority: DE
Inventors: C. Kurtis KELLEY; E. Jill ROCKWOOD; P. Norval THOMSON
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: WO2001040545A1; AU1461501A; EP1242650A1; US20020158111A1; DE60003336D1; EP1242650B1; US7060329B2

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Metalloxydbeschichtung und ein Verfahren zur Bildung der Beschichtung, wobei die Beschichtungsoberfläche hydrophile und oleophile Eigenschaften aufweist, und insbesondere betrifft diese Erfindung eine solche Beschichtung und Verfahren zur Bildung der Beschichtung, das eine nanotexturierte Oberfläche liefert, die durch eine Vielzahl von Öffnungen von makromolekularer Größe definiert ist, die in einem Muster auf der Oberfläche der Beschichtung angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Bei üblichen Wärmeaustauschern kondensiert das Wasser aus der Umgebungsluft auf den „kalten" Rohrschlangen oder Oberflächen des Wärmeaustauschers. Das kondensierte Wasser besitzt die Neigung, auf den Austauscherwärmeübertragungsoberflächen „Kügelchen" zu bilden (bead up) als Ergebnis der allgemein vorherrschenden hydrophoben Eigenschaften des Wärmeaustauschermaterials, üblicherweise Aluminium, und als ein Ergebnis wird eine beträchtliche Menge an Wasser in dem Austauscher gehalten, was die Wärmeübertragungswirksamkeit verringert. Zusätzlich verdampft das eingeschlossene Wasser schließlich zurück zu der Umgebungsluft während einer normalen Rückführung, was die Feuchtigkeit in der Umgebungsluft erhöht. Es ist sogar möglich, unter milden Temperaturbedingungen oder einer geringen Kühlcharge eines Klimaanlagensystems die relative Luftfeuchte einer eingeschlossenen Struktur, in der die Kondensationseinheit untergebracht ist, tatsächlich zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung betrifft das Zurverfügungstellen von hydrophilen Oberflächen für Wärmeaustauscherrohrschlangen, Rippen und ähnliche Wärmeübertragungsoberflächen. Indem die Wärmeaustauscheroberflächen hydrophil gemacht werden, befeuchtet die Feuchtigkeit, die von der Umge bungsluft kondensiert, die hydrophile Oberfläche sofort und nimmt auf den Wärmeaustauschoberflächen nicht zu. Deshalb läuft die kondensierte Feuchtigkeit schnell von den Wärmeübertragungsoberflächen ab, was die Wärmeübertragungseffizienz verbessert und die Menge an Wasser reduziert, die in die Umgebungsluft verdampfen kann.
Es wurde seit langem erkannt, dass hydrophile Wärmeaustauschoberflächen erwünscht sind. Zum Beispiel beschreibt das U.S. Patent Nr. 4,664,182, das am 12. Mai 1987 an Miwa Kazuharu für HYDROPHILIC FINS FOR A HEAT EXCHANGER erteilt wurde, eine hydrophile Beschichtung, umfassend Gelatine und ein wasserlösliches Acrylharz. Jedoch sind diese Beschichtungen einer Verschlechterung ausgesetzt, wenn sie über einen Zeitraum in einer Umgebung mit einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Vor kurzem wurde das U.S. Patent Nr. 5,514,478 am 7. Mai 1996 an Sadashiv K. Nadkarni für NON-ABRASIVE, CORROSION-RESISTANT, HYDROPHILIC COATINGS FOR ALUMINUM SURFACES, METHODS 0F APPLICATION, AND ARTICLES COATED THEREWITH erteilt. Das Nadkarni-Patent beschreibt ein Nicht-Oxid, d. h. eine nicht keramische Beschichtung, die deshalb keine Härte, Abrasionsfestigkeit und Abnutzungsfestigkeit einer keramischen Beschichtung besitzt.
Außerdem ist es auf dem Gebiet der Nanotribologie bekannt, dass makroskopische Gesetze, die die Reibung bestimmen, auf gemusterten Oberflächen im Mikroskalenbereich nicht anwendbar sind. Insbesondere wurden erhöhte Schmiereigenschaften mit strukturierten Oberflächen im Nanomaßstabsbereich gefunden. Jedoch war es bisher schwierig, gleichmäßig strukturierte Oberflächen im Nanomaßstabsbereich auf einer beständigen und haltbaren Basis zu bilden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich damit, die vorstehend genannten Probleme zu überwinden. Es ist erwünscht, eine Metalloxidbeschichtung zu besitzen, die hydrophile und oleophile Oberflächeneigenschaften besitzt. Es ist auch erwünscht, eine solche Beschichtung zu besitzen, die eine gleichmäßig gemusterte nanotexturierte Oberfläche besitzt mit erhöhten Befeuchtungs- und Schmiereigenschaften. Es ist auch erwünscht, ein Verfahren zur Bildung einer solchen Beschichtung zu besitzen, das bei geringen Temperaturen durchgeführt wird, wirtschaftlich ist und umweltverträglich. Es ist auch erwünscht, ein Verfahren zur Bildung von gemusterten hydrophilen und oleophilen Beschichtungen zu besitzen, das in der Lage ist, komplexe Formen und poröse sowie nicht poröse Materialien gleichmäßig zu beschichten. Es ist außerdem erwünscht, ein solches Verfahren zu besitzen, das kompatibel ist mit einer Vielzahl von Substraten, einschließlich Metallen und Metalloxiden sowie Kunststoff und anderen temperaturempfindlichen Materialien.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine Metalloxidbeschichtung einen Film, der auf einem Metalloxid gebildet ist und eine nanotexturierte Oberfläche besitzt, die durch eine Vielzahl von Kapillaröffnungen definiert ist, die in einem gleichförmigen Muster auf der Oberfläche des Films angeordnet sind. Jede der Kapillaröffnungen besitzt einen Durchmesser, der durch ein vordefiniertes organisches Makromolekül bestimmt ist.
Andere Eigenschaften der Metalloxidbeschichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten, dass das Metalloxid Siliziumdioxid, Titandioxid oder Zirkondioxid ist. Andere Merkmale beinhalten, dass das vordefinierte Makromolekül aus amphiphilischen Molekülen gebildet ist. Andere Merkmale beinhalten, dass die amphiphilischen Moleküle Moleküle einer Fettsäure sind. Noch andere Merkmale beinhalten, dass die Beschichtung auf einem Metallsubstrat wie Aluminium abgeschieden wird.
Noch andere Merkmale der Metalloxidbeschichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten, dass die Beschichtung eine hydrophile Oberfläche besitzt, auf die Wassertröpfchen mit einem Kontaktwinkel von weniger als 10° abgeschieden werden.
Ein anderes Merkmal beinhaltet, dass die Beschichtung eine oleophile Oberfläche besitzt, wobei Öltröpfchen auf der Oberfläche mit einem Kontaktwinkel von weniger als 10° abgeschieden werden. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung auf einem vordefinierten Substrat Folgendes: Vorsehen einer Vielzahl von organischen Molekülen, deren jedes ein polares Ende und ein nicht polares Ende besitzt, und Mischen der organischen Moleküle mit Wasser und Bilden einer wässrigen Lösung, in der die organischen Moleküle sich entsprechend ihren polaren Charakteristiken anordnen, um sphärische Mizelle zu bilden, in denen das polare Ende jedes organischen Moleküls an einer Außenoberfläche der sphärischen Mizellen angeordnet ist, und wobei das nicht polare Ende jedes organischen Moleküls nach innen von der Außenoberfläche der sphärischen Mizelle angeordnet ist. Folglich wird eine elektrostatische Ladung auf der Außenoberfläche der sphärischen Mizelle gebildet. Die elektrostatisch geladenen Mizellen werden dadurch gleichförmig mit gleichem Abstand voneinander über die ganze wässrige Lösung hinweg angeordnet, und zwar als Ergebnis von Abstoßungskräften vorgesehen durch die entsprechenden elektrostatisch geladenen Oberflächen der Mizellen. Die wässrige Lösung, die die gleichförmig angeordneten Mizellen enthält, wird auf das Substrat aufgebracht. Ein Templat bzw. eine Schablone wird folglich gebildet mit einem Muster, definiert durch die erwähnten äquidistant beabstandeten Mizellen, die auf dem Substrat gleichförmig angeordnet sind. Eine Beschichtung eines Metalloxids wird danach auf dem templierten Substrat aufgebracht, wobei die Beschichtung eine Dicke besitzt, die im Wesentlichen der Dicke des zuvor gebildeten Templats gleich ist. Folglich erstrecken sich die äquidistant beabstandeten Mizellen angeordnet auf dem Substrat durch die Metalloxidbeschichtung. Die Mizellen werden von dem Substrat entfernt und die Metalloxidbeschichtung, die auf dem Substrat verbleibt nach der Entfernung der Mizellen, besitzt eine Vielzahl von molekular bemessenen Öffnungen, die darin ausgebildet sind.
Weitere Merkmale des Verfahrens zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten das Hinzufügen einer Basisver bindung zu der Lösung der organischen Moleküle und Wasser. Andere Merkmale beinhalten, dass die organischen Moleküle amphiphile Moleküle sind, wie Moleküle einer Fettsäure. Noch weitere Merkmale beinhalten, dass das Metalloxid, das auf das templierte Substrat aufgebracht wird, Siliziumdioxid, Titandioxid oder Zirkondioxid ist. Andere Merkmale beinhalten, dass das Substrat ein Metallsubstrat wie Aluminium ist. Noch andere Merkmale beinhalten, dass die Entfernung der Mizellen von dem Substrat nach dem Aufbringen einer Beschichtung eines Metalloxids durch Erhitzen der Beschichtung auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Mizelle zu zersetzen, erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein vollständigeres Verstehen der Struktur und der Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung kann mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung erhalten werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:
1 eine schematische Darstellung einer Mizelle ist, die in einer Vorstufe des Verfahrens zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung erfindungsgemäß gebildet wird;
2 ist eine schematische Darstellung eines darauf folgenden Schrittes in dem Verfahren als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die gebildeten Mizellen auf ein Substrat in einem gleichförmigen Muster abgeschieden werden;
3 ist eine schematische Darstellung eines darauf folgenden Schrittes des Durchführens des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung einer Oxidbeschichtung, wobei ein Metalloxidmaterial auf dem Substrat in offenen Gebieten zwischen den zuvor abgeschiedenen Mizellen abgeschieden wird; und
4 ist eine schematische Darstellung der Metalloxidbeschichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Entfernen der Mizellen.
Ausführliche Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform
In einer erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden organische Template auf einem geeigneten Substrat, wie einer Metalloxid- oder Kunststoffoberfläche unter der Verwendung von Fettsäuren gebildet. Fettsäuren gehören zu der Gruppe von Molekülen, die als amphiphil eingestuft werden. Amphiphile Moleküle besitzen eine nicht polare Seite oder ein Ende und eine polare Seite oder ein Ende. Wenn solche Moleküle in einer Lösung, d. h. Wasser, gegeben werden, dann ordnen sich die Moleküle gemäß ihrer nicht polaren/polaren Eigenschaft an. Da Wasser ein polares Lösungsmittel ist, bilden die amphiphilen Moleküle in Lösung Kugelformen mit den polaren Enden auf der Außenseite in Kontakt mit den Wassermolekülen und den nicht polaren Enden, die nach innen gesteckt werden und von den Wassermolekülen fern gehalten werden. Diese Kugelformen werden als Mizellen bezeichnet, wie allgemein durch das Bezugszeichen 10 in 1 angezeigt wird, wobei die polar angeordneten amphiphilen Moleküle durch das Bezugszeichen 12 gekennzeichnet werden.
Die Mizellen 10 sind organische Makromoleküle, die eine submikroskope strukturelle Konfiguration besitzen, die durch die nicht polaren/polaren Eigenschaften der amphiphilen Moleküle 12 bestimmt wird. Da die amphiphilen Moleküle 12 sich nach ihrer Polarität anordnen, um die Mizellen 10 zu bilden, ist die polare Ladung auf der Oberfläche jeder Mizelle identisch, und die Mizellen 10 ordnen sich äquidistant voneinander an als Ergebnis der Abstoßungskräfte zwischen den gleichen elektrostatischen Ladungen.
In der vorliegenden Erfindung werden die gleichmäßig verteilten Mizellen 10 verwendet, um ein gleichförmig gemustertes Templat 14 auf einem ausgewählten Substrat 16 zu bilden. Wenn die wässrige Lösung, die die äquidistant beabstandeten Mizellen 10 enthält, auf der Oberfläche des Substrats 16 abgeschieden wird, binden die Mizellen zu dem Substrat in einem definierten Muster, wobei sich die Abstände davon durch die Stärke der elektrostatischen Abstoßungskräfte zwischen den Mizellen 10 und den elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften der Lösung bestimmt werden, in der sich die Mizellen befinden. Dies bildet das gemusterte organische Templat 14, wie in 2 erläutert wird.
Nachdem das organisch gemusterte Templat 14 gebildet ist, wird ein ausgewähltes Metalloxid, wie Siliziumdioxid, Titandioxid oder Zirkondioxid, was durch das Bezugszeichen 18 dargestellt wird, auf dem gemusterten Substrat 16 abgeschieden, wie in 3 erläutert wird. Metalloxide werden als Keramiken eingeordnet und sind daher im allgemeinen durch eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, Abrasionsfestigkeit und Wärmestabilität charakterisiert. Wie aus der Erläuterung in 3 ersichtlich ist, lagert sich die Oxidbeschichtung 18 an das Substrat 16 an den Stellen an, an denen die Mizellen 10 nicht angelagert sind, um folglich einen keramischen Film bzw. eine Schicht zu bilden, der bzw. die eine negative Darstellung des Templats ist. Die Oxidbeschichtung kann durch ein beliebiges, herkömmliches Verarbeitungsverfahren mit niedriger Temperatur aufgetragen werden, das das gemusterte organische Templat 14 nicht beschädigt oder stört, wie durch Tauchen, Sprühen oder Anstreichen. Die Oxidbeschichtung 18 bildet folglich eine Monoschicht mit einer Dicke, die im Wesentlichen gleich der Dicke des gemusterten Templats 14 ist.
Nach der Abscheidung der Oxidbeschichtung 18 wird das organische Templat 14 bei einer relativ geringen Temperatur, z. B. 300° C bis 400° C abgebrannt, um eine nanotexturierte dünnfilmartige Beschichtung zu erzeugen, wie es in 4 erläutert wird. Wie ersichtlich ist, besitzt die Metalloxidbeschichtung 18, die nach der Entfernung der Mizellen 10 verbleibt, eine Vielzahl von Kapillaröffnungen 20, die die nanotexturierte Oberfläche 22 definieren. Jede der Kapillaröffnungen 20 besitzt einen Durchmesser, der durch das zuvor vorliegende aber jetzt entfernte organische Makromolekül oder die Mizelle 10 bestimmt wird.
Es wurde auch herausgefunden, dass das Hinzufügen einer Basisverbindung zu der wässrigen Lösung verbessert, in der die amphiphilen Moleküle 12 und demgemäss die Mizellen 10 dispergiert sind, die Gleichförmigkeit der Verteilung der Mizellen 10 in der Lösung. Die verbesserten hydrophilen und oleophilen Eigenschaften der Beschichtungsoberfläche, bei der die Mizelllösung eine Basisverbindung enthält, werden durch verbesserte Ergebnisse bezüglich des Besetzungswinkels in den Beispielen erläutert, die wie folgt erläutert werden.
BEISPIEL 1
Ein Dünnfilm von Titandioxid wurde direkt auf einen Glasträger abgeschieden, ohne dass ein organisches gemustertes Templat zuvor auf dem Träger gebildet wurde, durch Eintauchen des Trägers in eine 0,01 molare Lösung von Titanisopropoxid. Der Träger wurde danach kurz in Ethanol eingetaucht und mit einem Strom von Stickstoff getrocknet.
BEISPIEL 2
Ein Glasträger wurde in eine 8 × 10^-3 molare Lösung von Nonansäure (eine ölige Fettsäure) in Wasser getaucht. Nach einem kurzen Eintauchen wurde der Träger mit einem Strom von Stickstoff getrocknet und danach in eine 0,01 molare Lösung von Titanisopropoxid und Wasser getaucht, gefolgt von einem kurzen Eintauchen in Ethanol und danach wieder in einem Strom von Stickstoff getrocknet.
BEISPIEL 3
Ein Glasträger wurde in eine 8 × 10^-3 molare Lösung von Nonansäure und Wasser eingetaucht, wobei die Lösung weiterhin 0,004 Molar von Natriumhydroxid enthielt. Nach einem kurzen Eintauchen in der wässrigen Lösung, die die basische Verbindung enthielt, wurde der Träger mit einem Strom von Stickstoff getrocknet. Wie im Beispiel 2 wurde der Träger danach in eine 0,01 molare Lösung von Titanisopropoxid getaucht, gefolgt von einem kurzen Ein tauchen in Ethanol. Der Träger wurde danach mit einem Strom von Stickstoff getrocknet.
Nach der Herstellung der Träger wie in den vorstehenden genannten drei Beispielen beschrieben, wurde jeder der Träger erhitzt zusammen mit blankem Glasträger, d. h. einem unbeschichteten Glasträger, auf eine Temperatur von ungefähr 343° C, wobei das organische (Nonansäure) gemusterte Templat, falls es vorhanden war, als Ergebnis einer thermalen Zersetzung entfernt wurde.
Jeder der so hergestellten Träger wurde danach bezüglich der entsprechenden hydrophilen und oleophilen Eigenschaften getestet durch Abscheiden von Glyzerin, Wasser und Öltröpfchen auf jeden der Träger, und der Benetzungswinkel der so abgeschiedenen Tröpfchen wurde gemessen. Die gemessenen Kontaktwinkel auf jedem der Träger für Glyzerintröpfchen, Wassertröpfchen und Öltröpfchen wurden danach gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden nachfolgend in der Tabelle 1 angegeben.
TABELLE 1
Es ist folglich leicht ersichtlich, dass der Träger, der mit der Mizelle templiert war, der wie in Beispiel 3 hergestellt wurde, beträchtlich geringer Kontaktwinkel für Glyzerin, Wasser und Öl besaß. Die geringeren Kontaktwinkel zeigen, dass sich die Tröpfchen über ein größeres Gebiet ausdehnen, was zu einer drastisch verbesserten Benetzung der Metalloxidoberfläche führt. Die na nostrukturierte gemusterte Oberfläche der Metalloxidbeschichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt daher sowohl hydrophile als auch oleophile Eigenschaften und liefert wesentliche Vorteile sowohl in Bezug auf die Wärmeübertragung als auch Schmiereigenschaften. Zum Beispiel liefert die gemusterte Oberfläche auf Nanometerskala bei Schmieranwendungen wesentliche Vorteile bei einem kalten Motorstart, da die nanostrukturierten Oberflächen so aufgebaut sein können, dass sie das Öl innerhalb der kleinen Kapillaren 20 einschließen und somit eine Schmierung bei dem kalten Start liefern und auch eine verbesserte Benetzung der Kontaktoberflächen während des Betriebs liefern.
Das vorstehend beschriebene und erläuterte Verfahren liefert eine selbst angeordnete Monoschicht (SAM – self-assembled monolayer), bei der die gleichförmig verteilten Mizellen 10 ein Templat 14 liefern, das nach der Bildung der dünnen Oxidbeschichtung 18 entfernt wird. Unter Verwendung dieser Methode ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von Monoschichten, die sich jeweils in Nanomaßstabsmustern anordnen, sich zu einer erwünschten Dicke aufbauen kann durch Wiederholung der Schritte, die beschrieben werden bei der Durchführung der Bildung einer einzelnen Monoschicht.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf eine bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform mit erläuternden Beispielen beschrieben wird, in denen Titandioxid als eine Oxidbeschichtung eingesetzt wird auf einem mit Nonansäure gemusterten Glassubstrat, wird der Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass ähnliche Metalloxide und insbesondere Siliziumdioxid und Zirkondioxid zusammen mit anderen gemusterten Templaten von anderen organischen Molekülen und anderen Substraten, einschließlich metallischen Oxid- und Kunststoffsubstraten, eingesetzt werden können. Solche Änderungen sollen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche fallen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (19541) können durch ein Studium dieser Offenbarung oder Zeichnungen zusammen mit den beigefügten Ansprüchen erhalten werden.

Claims

Eine Metalloxidbeschichtung (18), die folgendes aufweist: einen Film bzw. eine Schicht (18) geformt aus einem Metalloxid und mit einer nanotexturierten Oberfläche (22) definiert durch eine Vielzahl von Kapillaröffnungen angeordnet in einem gleichförmigen Muster auf der Oberfläche (22) des Films (18), wobei jede der Kapillaröffnungen (20) einen Durchmesser besitzt, der durch ein vordefiniertes organisches Makromolekül (10) bestimmt ist.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 1, wobei das Metalloxid aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Siliziumdioxid, Titandioxid und Zirkondioxid.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 1, wobei das vordefinierte organische Makromolekül (10) aus amphiphilischen Molekülen (12) gebildet ist.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 3, wobei die amphiphilischen Moleküle (12) Moleküle einer Fettsäure sind.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung bzw. der Überzug (18) auf einem Metallsubstrat (16) abgeschieden ist.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 5, wobei das Metallsubstrat (16) Aluminium ist.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 1, wobei der Überzug bzw. die Beschichtung (18) eine hydrophile Oberfläche (222) aufweist, und wobei Wassertröpfchen abgeschieden auf der Beschichtung (18) einen Kontaktwinkel von weniger als 10° besitzen.
Die Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (18) eine oleophile Oberfläche (22) aufweist, wodurch Öltröpfchen abgeschieden auf dem Überzug (18) einen Kontaktwinkel von weniger als 10° besitzen.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung oder eines Metalloxidüberzuges (18) auf einem vordefinierten Substrat (16), wobei folgendes vorgesehen ist: Vorsehen einer Vielzahl von organischen Molekülen (12), deren jedes ein polares Ende und ein nicht-polares Ende besitzt; Mischen der erwähnten organischen Moleküle (12) mit Wasser und Bilden einer wässrigen Lösung in der die organischen Moleküle (12) sich entsprechend ihren polaren Charakteristiken anordnen, um sphärische Mizellen (10) zu bilden, in denen das polare Ende jedes organischen Moleküls (12) an einer Außenoberfläche der sphärischen Mizelle (10) angeordnet ist, und wobei das nicht-polare Ende jedes organischen Moleküls (12) nach innen von der Außenoberfläche der sphärischen Mizelle (10) angeordnet ist, wodurch eine elektrostatische Ladung auf der Außenoberfläche der sphärischen Mizelle (10) gebildet wird, wobei die elektrostatisch geladene Mizelle (10) gleichförmig mit gleichem Abstand voneinander über die ganze wässrige Lösung hinweg angeordnet sind, und zwar als Ergebnis von Abstoßungskräften vorgesehen durch die entsprechenden elektrostatisch geladenen Oberflächen der Mizellen (10); Aufbringen der erwähnten wässrigen Lösung die die gleichförmig angeordneten Mizellen (10) enthält auch das erwähnte Substrat (16), wodurch ein Templat bzw. Schablone (14) gebildet wird mit einem Muster definiert durch die erwähnten äquidistant beabstandeten Mizellen (10) angeordnet auf dem Substrat (16), wobei das Templat (14) eine definierte Dicke besitzt; Aufbringen eines Überzuges (18) aus einem Metalloxid auf dem templierten Substrat (14, 16), wobei der Überzug eine Dicke besitzt im wesentlichen gleich der definierten Dicke des Templats (14), wodurch die äquidistant beabstandeten Mizellen (10) angeordnet auf dem Substrat (16) sich durch die Metalloxidbeschichtung (18) erstrecken; Entfernen der erwähnten Mizellen (10) aus dem Substrat (16), wobei der auf dem Substrat (16) nach der Entfernung der Mizellen (10) verbleibende Metalloxidüberzug (18) eine Vielzahl von makromolekular bemessenen Öffnungen (20) darinnen ausgebildet besitzt.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei die Mischung der erwähnten organischen Moleküle (12) mit Wasser unter Bildung einer wässrigen Lösung die Hinzufügung einer Basisverbindung zur Lösung umfasst.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei die organischen Moleküle (12) amphiphilische Moleküle (12) sind.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 11, wobei die amphiphilischen Moleküle (12) Moleküle einer Fettsäure sind.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, das auf das templierte Substrat (14, 16) aufgebrachte Metalloxid aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Siliziumdioxid, Titandioxid und Zirkondioxid.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei das Substrat (16) ein Metallsubstrat ist.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 14, wobei das Metallsubstrat (16) Aluminium ist.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei das Entfernen der Mizellen (10) vom Substrat (16) das Erhitzen des Überzuges (18) umfasst, und zwar auf eine Temperatur ausreichend zur Zerlegung der Mizellen (10).
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei die Oxidbeschichtung (18) die nach dem Entfernen der Mizellen auf dem Substrat (16) verbleibt eine hydrophile Oberfläche (22) besitzt, wodurch Wassertröpfchen gebildet auf der Oberfläche (22) einen Kontaktwinkel von weniger als 10° besitzen.
Verfahren zur Bildung einer Metalloxidbeschichtung (18) nach Anspruch 9, wobei die Oxidbeschichung (18) die auf dem Substrat (16) nach Entfernen der Mizellen (10) verbleibt eine oleophile Oberfläche (22) besitzt, wodurch Öltröpfchen gebildet auf der Oberfläche (22) einen Kontaktwinkel von weniger als 10° haben.