JP2010128504A - 機能性液体を含む保持マトリクスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、機能性液体の拡散又は／及び蒸発を防止しながら、機能性液体を含む保持マトリクスを製造することを目的とする。
【解決手段】本発明は、（ａ）１つ又はそれ以上の壁（１１０）によって互いに分離され、少なくとも１つの所定の多孔性材料（１２５）で充填される、支持体（１００）上の１つ又はそれ以上のマイクロキャビティを形成する段階と、（ｂ）少なくとも１つの所定の機能性液体（１３０）を用いて、前記多孔性材料で充填された少なくとも１つのキャビティを充填する段階と、（ｃ）前記キャビティが密閉されることができる密閉層を形成する段階と、を備える、少なくとも１つの液体で充填された１つ又はそれ以上のキャビティが備えられた装置を製造する方法である。
【選択図】図１Ｄ

Description

本発明は、少なくとも１つの機能性液体を含む装置、特に機能性液体で充填されたマイクロキャビティを有する装置の製造に関連する。

それは、特に所定の又は空間的に変わりやすい屈折率透過表面の製造における光学の分野に適用され得る。

本発明は、液体を用いて１つ又はそれ以上のマイクロキャビティを充填し、機能性液体で充填された１つ又はそれ以上の密閉されたマイクロキャビティを含む装置を製造する。

特定の用途、特に光学において、機能性液体の拡散又は／及び蒸発を制限するために、基板の表面において前記液体を閉じ込めることが望まれ得る。

“機能性液体”は、それらの用途に応じて、例えば光学用途の場合における光学吸収係数または光学屈折率特性である、又は、例えばキャパシタまたは液体電解質光電池の場合において、例えば機能性液体が電解質を形成する場合、例えば電気特性、特に電気伝導性である、それらの特定の特性で選択される１つ又はそれ以上の物質で形成される液体を意味すると解される。

一般的に、基板上の液体の拡散を制限するために、基板の表面における液体の湿潤性を修正するために、前記基板の表面処理が行われる。いくつかの異なる機能性液体が分注される場合において、液体の各々における基板の湿潤性のあらゆる修正は、それが、液体の各々に対する適切な表面処理及び場合によっては局所的な様々な表面処理を行うことを必要とする限りにおいて、困難であることが判明されている。

基板上の液体の蒸発を防止するための他の手段は、一般的に問題を引き起こす基板上の前記液体の少なくとも１つの飽和蒸気圧を保証することである。

この問題は、少なくとも１つの機能性液体を含み、上述の欠点を含まない装置を製造する新規な方法を見出すことを与えた。

本発明は、（ａ）支持体に堆積された少なくとも１つの層に形成された１つ又はそれ以上のキャビティに多孔性材料を形成する段階であって、前記層に形成された１つ又はそれ以上の壁が、それらの間で前記キャビティを分離する段階と、（ｂ）“機能性液体”として知られる少なくとも１つの液体を用いて少なくとも１つの前記キャビティを充填する段階と、を備える、多孔性の保持材料内に捕えられた少なくとも１つの液体で充填された１つ又はそれ以上のキャビティが備えられた装置を製造する方法に関連する。

前記キャビティは、マイクロキャビティであり得る。“マイクロキャビティ”は、寸法、すなわち、それらの深さ以外のキャビティの最小寸法が、１μｍから数百μｍであり得る、例えば１０から５００μｍであり得るキャビティを意味すると解される。

前記多孔性材料は、前記所定の液体の保持手段又は保持マトリクスを形成するために提供される。

それによって局所的な保持領域が得られ得る。

多孔性材料の第１の実施の可能性によれば、前記多孔性材料及び前記キャビティの壁は、同一層で形成され得る。

第１に、壁を形成し、次いで、壁から離れたこの同一の層の領域に気孔を形成することが可能である。

このために、前記方法は、ゾルゲル材料などの少なくとも１つ所定の材料の層を堆積する段階であって、前記所定の材料が、ゲルに変態されるのに適し、感光性である段階と、前記所定の材料の層の第２の部分が光放射から保護される一方で前記所定の材料の層の第１の部分を前記光放射に露出する段階であって、前記第１の部分及び前記第２の部分が、前記キャビティの前記壁を形成に適する段階と、前記層の特定の部分に気孔を形成する段階と、を備え得る。

多孔性材料の第２の実施の可能性によれば、前記キャビティの製造後において、前記段階（ａ）における前記多孔性材料の形成が、懸濁液中にビーズなどの粒子を含む所定の液体を少なくとも１つの前記キャビティに堆積する段階と、粒子のクラスター、特にビーズのクラスターを形成するために、前記所定の液体を除去する段階と、を備え得る。

それによって、前記ビーズのクラスターは、多孔性材料を形成し得る。

代替案によれば、前記多孔性材料の製造は、前記ビーズのクラスターの製造後に追加の段階、特に、凝固されることを目的とする液体による前記ビーズのクラスターの浸透の段階と、前記液体の凝固の段階と、前記粒子の除去の段階と、を備え得る。

前記多孔性材料の第３の実施の可能性によれば、前記キャビティの形成後において、前記段階（ａ）における前記多孔性材料の形成が、少なくとも１つの前記キャビティ内に、液体がゲルに変態されることができる少なくとも１つの所定の材料と少なくとも１つの溶剤との混合物を堆積する段階と、前記所定の材料をゲルに変態するために前記混合物を処理する段階と、前記溶剤を除去する段階と、を備え得る。

前記多孔性材料が、エアロゲルであり、又は、ポロゲン材料を用いて形成され得る。

前記方法は、前記キャビティを密閉するために少なくとも１つの層または膜を形成する段階（ｃ）をさらに備え得る。前記膜は、前記多孔性材料を用いて、前記キャビティから前記液体の蒸発を防止することを可能にする。

特に前記所定の液体が前記キャビティの体積を完全に充填しない一可能性によれば、前記膜または密閉層は、前記多孔性材料に浸透され、凝固される材料、例えば、前記多孔性材料に浸透され、凝固される高分子材料で形成され得る。これは、前記密閉の良好な機械的抵抗を保証することを可能にする。

前記所定の液体が前記キャビティ内に存在する前記多孔性材料の体積を完全に充填する場合、前記膜または密閉層は、前記浸透された液体を覆い、前記多孔性材料内に保持される、例えば高分子である材料に基づくことができる。

前記膜または密閉層は、前記所定の液体、他の重合可能な液体を含有する前記多孔性の保持材料に運ばれ、次いで前記他の液体を重合することによって形成され得る。

一可能性の実施によれば、前記段階（ｃ）で形成される、前記キャビティを密閉するための前記層は、例えば光学用途において可視領域での放射線に透過的な接着剤に基づくことができる。

前記密閉層は、１から５００ミリバールの圧力下、又は、一次真空下で形成され得る。次いで、前記保持マトリクスまたは保持材料は、前記密閉層を形成している間、前記機能性液体のあらゆる蒸発を防止することを可能にする。

光学用途において、前記キャビティを充填するための液体は、例えば以下の液体の１つから選択され得る：鉱油、印刷インクオイル、シリコーンオイル、ある液体とシクロヘキサンを有するＮーベンジルオキシカルボニル−Ｌ−アラニン−４−ヘキサデカノイル−２−ニトロフェニルエステル（N-benzyloxycarbonyl-L-alanine-4-hexadecanoyl-2-nitrophenyl ester）などのゲル化剤とに基づく熱可逆性ゲル。

一可能性の実施によれば、いくつかの分離したキャビティは、前記所定の液体、段階（ｃ）で形成される密閉層、及び、前記所定の液体で充填されるいくつかの分離した密閉された囲いを形成するキャビティを用いていくつかの前記キャビティの充填を含んで（段階ｂ）形成され得る。

代替案によれば、段階（ｂ）は、前記キャビティの少なくとも１つに前記所定の液体の分注と、１つ又はそれ以上の他のキャビティの少なくとも１つの他の液体の分注と、を含み得る。

本発明は、既に定義されたような方法を用いて得られる装置にも関する。

従って、本発明は、少なくとも１つの多孔性の保持材料に含まれる“機能性液体”と呼ばれる少なくとも１つの液体を含む装置の製造であって、前記多孔性材料及び前記液体が、１つ又はそれ以上のキャビティ、特に少なくとも１つの密閉層によって密閉されたキャビティまたはマイクロキャビティに位置する装置の製造に関する。

保持マトリクス中に捕えられる少なくとも１つの機能性液体で充填されるマイクロキャビティを含む装置を製造するため本発明による方法の実施例を示す図である。 保持マトリクス中に捕えられる少なくとも１つの機能性液体で充填されるマイクロキャビティを含む装置を製造するため本発明による方法の実施例を示す図である。 保持マトリクス中に捕えられる少なくとも１つの機能性液体で充填されるマイクロキャビティを含む装置を製造するため本発明による方法の実施例を示す図である。 保持マトリクス中に捕えられる少なくとも１つの機能性液体で充填されるマイクロキャビティを含む装置を製造するため本発明による方法の実施例を示す図である。 本発明による方法の他の実施例を示す図である。 本発明による方法の他の実施例を示す図である。 本発明による方法の他の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の他の実施例を示す図である。 多孔性材料を製造する方法の他の実施例を示す図である。 多孔性材料で充填されたマイクロキャビティを形成する方法の他の実施例であって、前記キャビティと前記材料が同一の層で形成される実施例を示す図である。 多孔性材料で充填されたマイクロキャビティを形成する方法の他の実施例であって、前記キャビティと前記材料が同一の層で形成される実施例を示す図である。 多孔性材料で充填されたマイクロキャビティを形成する方法の他の実施例であって、前記キャビティと前記材料が同一の層で形成される実施例を示す図である。

本発明の他の特徴及び利点は、例を用いて一意的に与えられ、全く限定されない以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することによってより明らかになるだろう。

同一の、同様の又は等価な異なる図の部分は、ある図から他の図に移るのを容易にするために同一の参照符号を付す。

図をより容易に読むことができるようにするために、図に与えられることなる部分は、必ずしも同一のスケールではない。

１つ又はそれ以上のキャビティ、特に少なくとも１つの液体で充填されたマイクロキャビティを備える装置を製造するための本発明による方法の実施例が、図１Ａから図１Ｄを参照して以下に与えられる。

第１に１つ又はそれ以上のキャビティ１２０または容器１２０または囲い１２０が支持体１００上に形成され、各々のキャビティ１２０は、支持体の層により底部に加えて、１つ又はそれ以上の薄膜に形成される壁１１０によって側方で区切られる。

キャビティ１２０の壁１１０は、基板の平面において、幾つかの実施例によれば、円形、楕円形、正方形、長方形、多角形、又は、星形であり得る形状を前記キャビティに与えるように配置され得る。平面の切りばめ細工が行われ得る。このような切りばめ細工は、例えば三角形、長方形または六角形である規則的な形状に従って組織され得る。例えば八角形及び正方形である２つのパターンを用いて切りばめ細工を行うことも可能である。平面の切りばめ細工を可能にする形状のあらゆる組み合わせが使用され得る。切りばめ細工の選択は、装置における予想される用途に応じて適合させられる。キャビティ１２０を分離する壁１１０は、それらの相互の気密性を保証する。

支持体１００は、透過性であり、例えば、石英ガラスのタイル、又は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの可撓性材料の層の形態であり得る。

キャビティの１つの実施の可能性によれば、前記キャビティは、支持体１００上における層１０６の堆積、キャビティ１２０の壁１１０の部位を限定するような前記層１０６のエッチングによって形成され得る。キャビティ１２０が定義される層１０６は、例えば、感光性樹脂の層であり得る。従って、キャビティの形成は、少なくとも１つのフォトリソグラフィ工程を含み得る。

代替案によれば、キャビティ１２０は、層１０６が支持体上に形成され、次いで、キャビティ１２０の部位が、層１０６に加圧することによって付けられる突出パターンが備えられた型を用いてスタンピングによって形成される方法を用いて形成され得る。

他の代替案によれば、例えば高分子材料に基づく層１０６は、支持体１００上に堆積され、次いで、前記層１０６が、例えばＯ_２、ＳＦ_６及び／又はＣＨＦ_３タイプのフッ化ガスの混合物を用いた、例えばＲＩＥ、プラズマエッチングまたは高密度エッチングを用いて、マスクを用いて局所的にエッチングされる。

他の代替案によれば、層１０６は、例えば、キャビティ１２０が例えばエッチングによって予め形成されている高分子材料に基づく層を基板１００上に積層することによって形成され得る。

キャビティ１２０の大きさ、位置は、装置において想定される用途に依存する。

光学用途において、壁１１０は、摂動を導入しないように、又は、無視できる又は見えない摂動を導入しないように、支持体１００を通過する光線の通路上に提供される形状及び材料に従って形成され得る。壁１１０は、もし必要であるなら、可視領域の放射に対して透過的であり、均一な屈折率を有する材料で形成され得る。キャビティの壁１１０は、例えば、樹脂ベースのＯＲＭＯＣＥＲＺ（登録商標）の層１０６を用いて形成される。この樹脂の屈折率は、特にＯＲＭＯＣＥＲ（登録商標）の割合の関数に適合され、調整される。

キャビティ１２０を分離する壁１１０は、例えば０．１μｍから５μｍ又は１μｍから３μｍである、基板または支持体の主平面（図１Ａに定義される直交マークの平面［０；ｉベクトル；ｋベクトル］に平行な平面によって図１Ａに定義される）に平行な方向に定義される厚さｅを有し得る。

壁１１０は、例えば５μｍから５０μｍ又は例えば５μｍから５０μｍ又は１０μｍから３０μｍである高さＨ（直交マーク［０；ｉベクトル；ｊベクトル；ｋベクトル］のｊベクトルに平行な方向において図１Ａで定義される）も有し得る。

キャビティ１２０は、例えば２０μｍから５００μｍ又は例えば１００μｍから３００μｍである、直径、または、側方または限界寸法Ｄ（直交マーク［０；ｉベクトル；ｊベクトル；ｋベクトル］の［０；ｉベクトル；ｋベクトル］平面に平行な方向いおいて図１Ａで定義される）を有し得る。

キャビティ１２０の寸法が小さい、例えば１０から５００μｍである場合、これらのキャビティは、“マイクロキャビティ”と呼ばれる。

次いで（図１Ｂ）、多孔性材料は、キャビティ１２０内に形成され、又は、キャビティ１２０は、少なくとも１つの多孔性材料１２５を用いて充填される。多孔質材料１２５は、保持材料の役割を果たすために提供され、液体保持マトリクスとしても知られる。

多孔質材料１２５は、それが、高い気孔密度を有するようなもの、例えば中実な骨格を形成する材料の密度が１０ｍｇ／ｍｌ未満であるようなものであり得る。

多孔性材料の多孔度のレベルは、目的とする用途に応じて調整される。

光学用途において、多孔性材料の密度の制御は、骨格を形成する少量の材料を得るために実施され得る。

光学装置に対する用途の場合には、多孔性材料１２５は、光学指数、特にキャビティ１２０を満たすための液体の屈折率と同様の屈折率を有するように選択され得る。

多孔質材料１２５は、好ましくは、微細孔の大部分が、互いに連通し、材料の外部に対して通じる開放気孔を有する材料である。非連通気孔の許容閾値は、目的とする用途に依存する。材料１２５の多孔度は、必要な屈折率の関数として提供され得る。

１つの可能性によれば、多孔性材料１２５は、例えばシリカエアロゲルなどのエアロゲルであり得る。本詳細な説明を通して、“エアロゲル”は、ゲルの液体の抽出から得られる多孔性材料を意味すると解される。多孔性材料１２５は、基本的なゾルゲル材料が、インクジェットタイプの装置によってキャビティ１２０に運ばれ又は堆積され得る、例えばゾルゲル法を用いて形成され得る。ゲルの形成後に、凍結乾燥による抽出又は超臨界抽出の工程がエアロゲルを得るために行われ得る。

他の可能性によれば、それから多孔性材料１２５が形成されるゾルゲル材料は、スピンコーティング又はディッピングによって、又は、スプレーコーティング又は通常“メニスカスコーティング”と呼ばれるタイプのコーティングによって堆積され得る。

一実施例によれば、多孔性材料１２５は、文献（“Aerosol-gel deposition of photocurable ORMOSIL films doped with Terbium complex”， of M． Langlet & al．， Optical Materials， 25， (2004) 179-184）に開示されるような、例えばＯＲＭＯＳＩＬタイプのＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２材料である、シリカのゾルゲルエアロゲル、又は、ハイブリッドの有機−無機ゾルゲル材料であり得る。

多孔性材料１２５がエアロゲルである場合、前記エアロゲルは、硬化された超多孔性構造体で形成され、その特定の表面は、例えば、少なくとも５００ｍ^２／ｇであり、その材料の実体積が、例えば、キャビティ１２０の体積の０．１％から１０％に達し得る。多孔性材料の実体積は、液体による充填を目的として利用可能なキャビティの体積の約９０％程度を残すように、例えばキャビティ１２０の体積の１０％に達し得る程度である。

他の実施例によれば、多孔性材料１２５は、多孔性の高分子材料、例えばアセトン、クロロヘキサノン又はトルエンなどの少なくとも１つの関連するプロゲン材料を用いて、例えばトリメチロールプロパントリメタクリレートのラジカル重合によって形成される多孔性の高分子であり得る。

多孔性材料は、数ナノメートルから十マイクロメートル程度であり得る直径の微細孔または気孔を含み得る。

マイクロキャビティ内に多孔性材料１２５を形成した後に、この材料の固体の骨格の体積は低下し、その微細孔は増加し得る。

例えば、多孔性材料１２５がエアロゲルである場合、微細孔の大きさを増加するために、エアロゲル材料の制御された溶解が、例えば行われ、又は、例えばシリカベースの多孔性材料の場合において、弗酸は、微細孔の大きさを増加するために使用され、一方で液体の浸透を容易にするために使用され、他方で、光拡散効果を低減するために使用され得る。これは、特に気相の弗酸処理方法によって行われ得る。気相中の酸の希釈は、多孔性材料及び従って残っている部分（破片）の分解動力学を規制することを可能にする。

装置の光学用途において、多孔性材料１２５は、好ましくは、微細孔の壁の平均の厚さが使用される放射線の波長の範囲未満であるように選択される。例えば、可視光においては、この厚さは、２００ｎｍ未満である。

多孔性材料１２５のいくつかの具体的な実施形態が以下に与えられるだろう。

多孔性の保持材料１２５を形成する方法の第１の具体的な実施例が図４Ａから図４Ｄを参照して与えられる。

前記材料を生成するために、浸透されたオパールタイプの技術が行われる。

第一に、懸濁液中にビーズ２０６を含む液体の堆積が支持体１００上で行われる（図４Ａ）。

例えば、ビーズ２０６は、例えば数ナノメートルから十マイクロメートル程度であり得る直径を有するポリスチレンビーズであり得る。ビーズ２０６間の隙間の寸法は小さい、言い換えると、光学用途の場合、著しく可視領域の波長の範囲未満である。ビーズの最大直径は、壁１１０の高さの２倍以下であり、好ましくは壁１１０の高さの半分以下であるように選択され得る。

このような分布は、例えば数個のビーズの集団の遠心分離によって混合することによって得られ得る。直径の分布は、好ましくは、密閉気孔率の存在を制限するように選択される。ビーズの直径の分布は、全体的に開放気孔率を得るために最適化され得る。

ポリスチレンのビーズは、液体に含まれ得る。次いで、小型の組立体への沈殿は、例えば文献（“Inverse silica opal photonic crystals for optical sensing applications”， Y， Nishijima， K， Ueno， S． Juodkazis， et al．， Optics Express， 15(20)， 12979， 2007）、又は、文献（“Opal circuits of light-planarized microphotonic crystal chips”， S．M． Yang， H． Miguez， G．A． Ozin， Advanced Functional Materials， 12， 425， 2002）に開示されるように、遠心分離によって行われ得る。

懸濁液中にビーズを含む液体は、溶凝固後に多孔性材料の最終的な構成を形成するための溶剤又は液体であり得る。

ビーズ２０６を含有する液体が溶剤である場合、例えば、１５０℃または１００℃以下での、支持体１００に適合する温度における乾燥が行われる。次いで、ビーズは、乾燥中に圧縮され得る。

次いで、乾燥に続いて形成されたビーズの層は、他の適切な液状材料２０９によって浸透される。

次いで、ビーズは、例えば溶解によって除去される。この溶解に続いて、多孔性材料１２５が得られる。

もし必要であるなら、気相洗浄方法は、この溶解を完了するために行われ得る。

例えばチタンエトシキドなどの、例えばテトラエトキシシラン酸化チタンなどのシリカゾルゲルが実施され得る。次いで、それによって得られたゲルは、例えば１５０℃または１００℃以下の適切な温度で乾燥される。

高分子ビーズの場合、溶解は、酢酸エチルまたはテトラヒドロフランを用いて、又は、あらゆる他の適切な手段によって行われ得る。図４Ｂを参照した前述の工程の他の実施形態の可能性によれば、必要があるならば、有機単量体の溶解は、ビーズ２０６の組立体を浸透させるために使用され得る。このような溶解は、高い乾燥温度を必要としないという利点を有する。有機単量体の溶解は、熱処理またはＵＶ露出によって硬化されることができ、一旦硬化された浸透された高分子が、ビーズを除去するために次いで使用される非溶剤に溶解できないように選択される。もし必要であれば、有機単量体は、感光性樹脂であり得る。

代替案によれば、ポリスチレンのビーズは、例えば重合可能な溶液によって浸透されたシリカビーズによって置換され得る。この場合、次いで、シリカビーズは、弗酸の溶液、又は、気相弗酸処理によって除去される。

従って、丁度与えられた保持マトリクスの実施例において、第１に、ビーズ（図４Ａ）を含有する溶剤に基づく液体がキャビティ１２０に運ばれる。

溶剤は、乾燥工程によって蒸発される（図４Ｂ）。

次いで、液体２０９（図４Ｃ）による乾燥中に圧縮され得るビーズの組立体は、浸透される。

次いで、浸透された液体２０９は凝固される。

最終的に、凝固された液体２０９が骨格を形成する多孔性材料１２５を得るように、ビーズが除去される（図４Ｃ）。

保持マトリクスの第２の実施形態は、図５Ａ及び図５Ｂを参照して以下に与えられるだろう。

この実施例において、多孔性材料１２５は、凍結乾燥によってゾルゲル抽出技術を用いて製造され得る。

例えばゾルゲルタイプである材料４０６は、少なくとも１つの溶剤を含む液体の形態でキャビティ１２０に第１に堆積される。この実施例において、ゾルゲル材料４０６は、堆積された厚さの特定の制御の有無にかかわらずキャビティ１２０に堆積される。もし堆積された厚さの制御が望まれるなら、前記材料４０６は、インクジェット技術を実施する装備、又は、同等の正確な技術によって運ばれ得る。通常“スプレーコーティング”と呼ばれるタイプの堆積または遠心分離も使用され得る（図５Ａ）。

次いで、液体形態のゾルゲル材料４０６は、凝固されるように冷却される。冷却及び凝固のために、基板１００は、冷凍装置内に配置され得る。ゾルゲル材料に存在する溶剤の選択によって、基板１００を劣化させないような十分な温度でゾルゲル材料を凝固することが可能である。ゾルゲル材料に存在する溶剤は、製造中に、装置を一次真空（primary vacuum）下の囲いに配置することによる真空抽出によって除去され得る。次いで、制御された熱エネルギーの入力は、溶剤の昇華を行うことを可能にする。溶剤の全てが抽出されると、エアロゲル（図５Ｂ）の形態の多孔性材料１２５が得られ得る。

室内圧力及び室温に戻されると、正確な体積の制御なしにエアロゲルの前駆体液体が分注（ディスペンス）される場合、キャビティ１２０の壁１１０上に延びる過剰な材料を除去するために化学機械的研磨（ＣＭＰ）を行うことが可能である。

保持材料の第３の実施形態が以下に与えられるだろう。この実施例において、多孔性材料１２５は、ゾルゲル材料の超臨界抽出の技術を用いて得られ得る。ＣＯ_２法を有する超臨界乾燥は、例えば、室温に近い温度で、例えば約７４バールである高圧を加えることによって行われ得る。この場合、支持体１００は、このような圧力に耐えるように提供される。この実施例において、支持体１００は、ガラス、又は、他の層に対して付着するＰＥＴなどの高分子膜、例えばアクリレートベースの高分子膜に基づく少なくとも１つの層で形成され得る。超臨界抽出中のＣＯ_２の溶解の現象から、製造中に装置を保護するために、重合されたエポキシ接着剤の接合などの接合が使用され得る。

超臨界ＣＯ_２による抽出方法のために、適当なゾルゲル材料は、第１に、例えばインクジェットタイプの技術である適切な技術によってキャビティ１２０に運ばれる。多孔性材料を形成するために使用される出発材料は、シリカ、又は、無機ゲルに変態されることができる他の材料に基づくことができる。

次いで、キャビティ１２０を充填している材料は、ゲルに変態される。次いで、製造されている装置は、抽出を行うために、適当な加圧滅菌器において超臨界ＣＯ_２状態に入れられ得る。

キャビティが多孔性材料で充填される前述の３つの実施例と異なる他の実施形態の可能性によれば、前記キャビティが形成されている場合、キャビティ１２０を充填する多孔性材料は、壁１１０と同一の材料の層で形成され得る。

多孔性材料１２５のこの他の実施形態の可能性は、図６Ａから図６Ｃに与えられる。

このために、壁１１０（図６Ａ）を形成するための材料の層５０６は、支持体１００に堆積される。前記材料５０６は、例えばＯＲＭＯＣＥＲ（登録商標）ベースの樹脂などの感光性樹脂であり得る。

壁１１０は、例えば材料５０６のフォトリソグラフィによって形成され得る。露出した部分は、現像され、壁１００を形成するためのものである（図６Ｂ）。

次いで、材料５０６の露出されない部分の抽出は、例えばエアロゲルに基づく多孔性材料１２５を形成するために行われる（図６Ｃ）。

この実施形態の１つの利点は、多孔性材料１２５が、キャビティ１２０の壁１１０の高さと同一の厚さを有することである。

丁度与えられた実施例によれば、多孔性材料１２５は、マイクロキャビティの壁１１０と同じゾルゲル材料の層で形成される。

キャビティ１２０は、ゾルゲル材料の層の堆積、次いでフォトリソグラフィによって形成される。次いで、ゾルゲル材料の露光後に、焼鈍しが行われる。キャビティ内に残っているゾルゲル材料は、多孔性材料１２５を形成するように、例えば凍結乾燥による乾燥処理を経る。この実施形態は、キャビティが充填された後に多孔性材料１２５のＣＭＰ工程を避けるという特定の利点を有する。

キャビティ、特にマイクロキャビティ内における、支持体１００上に形成される、保持マトリックスとも呼ばれる多孔性材料１２５の製造の実施例は、丁度与えられている。

キャビティは、負極性の感光性材料から形成され得るが、一代替案によれば、正極性の感光性材料を用いて形成される。

多孔性材料１２５を形成した後に、キャビティ１２０の充填は、１つの所定の液体又は幾つかの所定の液体を用いて行われる（図１Ｃ）。

液体１３０は、“機能的”と呼ばれる液体、すなわち、特定の特性用に選択された液体であり得る。光学装置への適用の場合において、機能的な液体の１３０は、その屈折率及び／又はその光吸収能力などの特定の光学特性で選択され得る。

所定の液体１３０は、多孔性材料１２５の屈折率と同様の屈折率を有すように選択され得る。好ましくは、光学用途において、多孔性材料１２５は、多孔性材料１２５に浸透する液体１３０の屈折率と前記多孔性材料１２５の屈折率との間の差が大きくなればなるほど、多孔性材料の密封された気孔の部分がますます制限される。

いくつかの実施例によれば、所定の機能的な液体１３０は、エクソン化学社（Exxon Chemicals company）によって製造されるイソパール（Isopar（登録商標））レンジなどの鉱油、又は、インクの印刷（インクジェットまたはオフセット）に使用されるそれらのタイプのオイル、又は、ある液体と、シクロヘキサンを有するＮーベンジルオキシカルボニル−Ｌ−アラニン−４−ヘキサデカノイル−２−ニトロフェニルエステル（N-benzyloxycarbonyl-L-alanine-4-hexadecanoyl-2-nitrophenyl ester）とに基づく熱可逆性ゲルであり得る。

充填は、キャビティ１２０の内壁を目的とし、ピコリットルまたは１またはそれ以上の数十ピコリットル程度であり得る体積のインクまたは滴１３２の形態の液体材料１３０を発射する装置Ｅによって行い得る。

キャビティ１２０を充填するために使用される装置Ｅは、インクジェットによる技術と同様の技術であって、もし必要であれば、キャビティ１２０に多孔性材料１２５を運ぶために使用される技術と同様の技術に従って液体１３０を運ぶために提供され得る。

液体１３０が多孔性材料の微細孔の全てに広がるように、液体１３０は、多孔性材料１２５を有して良好な湿潤性を有するように特に選択され得る。このために、特に微細孔の直径が少なくとも５００ｎｍを超える場合に、選択された液体は、液体の表面量力を低下させ、キャビティ１２０に存在する多孔性材料１２５に対するその浸透を容易にすることができる界面活性剤を含有し得る。

液体材料１３０は、１つ又はそれ以上の有機溶剤を含み得る。一実施例によれば、使用される溶剤は、サントバック（SANTOVAC（登録商標））５ポリフェニルエーテルなどの低飽和蒸気圧を有する溶剤、または、例えば、ジメチコーンまたはトリメチコーンなどの溶剤であるシリコーンオイル、又は、これらの有機溶剤の１つ又は他の誘導体であり得る。

例えば、得られるシリカゾルゲルに基づく高い多孔性材料１２５を好むために、例えばヘキサメチルジシラザンなどの疎水性材料が、超臨界乾燥の特定の有害な効果を低減し、又は、超臨界乾燥の工程を用いて分注するために使用されている場合、充填する液体を有するこの材料１２５の表面エネルギー及び化学親和力を制御するためにＵＶ／オゾンタイプの光焼成処理によって多孔性材料１２５の表面状態を改質することが可能になる。

材料１２５の多孔度は、機能的な液体１３０が、その堆積の瞬間に浸透することを可能にするのに十分高く提供される。

装置の光学用途の場合、液体１３０を含有する多孔性材料１２５で充填されたマイクロキャビティを形成することによって、望ましくない光学効果を引き起こすメニスカスの形成が制限又は除去される。液体１３０は、多孔性材料１２５に染み込み、毛細管効果によって保持される。それによって、前記液体１３０が多孔質材料１２５に捕えられる。

次いで、キャビティを密閉するための層１５０が堆積される（図１Ｄ）。密閉層は、壁１１０の頂点１１２、及び、液体１３０が浸み込んだ多孔性材料１２５の表面又は多孔性材料１２５の上部のレベルに形成され得る。

密閉層１５０は、湿気、酸及び溶剤に対する障壁、及び、必要であれば電気絶縁層を形成するために特に提供される。密閉層１５０の材料１５２は、必要であれば光学用途において透過性である適切な接着剤であり得る。密閉層１５０は、例えばエポテック３０２−３Ｍ（ＥＰＯＴＥＫ３０２−３Ｍ（登録商標））またはマスターボンド（ＭＡＳＴＥＲＢＯＮＤ（登録商標））ＵＶ１１−３タイプの光学接着剤であり得る。

密閉層１５０は、良好な保護特性を有すると共に、薄い厚さで色が無く可視光に対して透過性である連続的な適合するフィルムによって密閉することを目的としてポリＶ３Ｄ３（poly （1，3，5-trivinyltrimethylcyclotri-siloxane）に対する略）などの材料に基づいてもよい。

密閉層１５０の材料１５２がポリＶ３Ｄ３またはパリレンである場合、その堆積は、１から５００ミリバールの間の圧力下、又は、第１真空下で行われ得る。このような圧力において、充填液体は、通常、蒸発する傾向を有する。この場合において、多孔性材料１２５の微細孔を充填する液体１３０は、蒸発現象が生じないように、毛細管によって保持される。

他の実施例によれば、密閉層１５０を形成するために使用される材料は、例えば、マスターボンド（ＭＡＳＴＥＲＢＯＮＤ（登録商標)）ＥＰ３０タイプである２つの成分のエポキシ接着剤などの２つの成分の材料であり得る。２つの成分の材料のうちの第１の成分は、例えば、遠心分離、通常“メニスカスコーティング”又は”ブレードコーティング”と呼ばれるタイプの拡散の技術を用いて、又は、インクジェットまたは“スプレー”によって運ばれ得る。

第２の成分は、その一部において、例えば“スプレー”または“インクジェットタイプ”の非接触技術によって運ばれ得る。

既に示したように、密閉層は、例えば多孔性材料１２５の厚さの一部のみが液体１３０に浸み込まされた場合に、多孔性材料の厚さの一部に形成され得る。密閉層１５０のこの形成は、固体高分子層を形成するための他の液体１４５を、機能性液体が既に充填された多孔性材料１２５に運ぶことによって行われ得る（図２Ａ）。他の液体１４５は、重合可能であるが、好ましくはキャビティ１２０を充填する機能性液体１３０と混和することができない。他の液体１４５は、例えばエレコ社（Eleco company）のビトレイリット６１２７（Vitralit 6127（登録商標））タイプの接着剤である、“スピンコーティング”、”ディッピング”、“スプレーコーティング”又は“メニスカスコーティング”タイプの方法を用いて運ばれるための、例えばＵＶ下で重合可能な接着剤であり得る。他の液体１４５は、既に存在する機能性液体１３０に達するまで、多孔性材料１２５に浸透する。空気の閉じ込めを避けるために、真空堆積が行われ得る。

多孔性材料１２５の気孔の閉じ込めは、機能性液体１３０と他の液体１４５との間の混合を避けることを可能にし得る。

この詳細な説明の終わりにおいて、多孔性材料に捕えられた高分子材料に基づいた密閉層１５０が形成される。

多孔性材料１２５に捕えられた一つの機能性液体を用いた実施形態は、丁度与えられている。

他の実施の可能性によれば、１つ又はそれ以上のキャビティ１２０は、例えばインクジェットによって堆積される印刷インク、又は、機能分子または例えば磁場または光場下で状態が変化する分子を含有する溶液などの幾つかの液体の混合物で充填され得る。

さらに他の実施の可能性によれば、いくつかのキャビティ１２０は、例えば全体的に透過的な印刷支持体タイプが機能することを保証するためのインクジェット印刷インクである、１つのキャビティが他のキャビティと異なる液体１３０、１３４、１３６でも充填され得る。例えば、各々のキャビティが特定の範囲の波長をフィルターするために提供される光学フィルターにおいて、装置が、互いに異なるキャビティ光学特性を与えることを目的とする場合、これは、装置の光学用途において特に実施され得る。

他の実施例によれば、電解質形態の機能的な液体は、キャビティに運ばれ、多孔性材料１２５に浸透され得る。これは、例えば電子部品を製造するために行われ得る。

前述された方法の１つ又は他のものは、例えば電子部品、特に超コンデンサまたは有機光電池の電荷の移動に適した部品の製造などの多くの用途で使用され得る。

これらの用途において、基板の上部表面及び密封層の下部表面の電極がさらに形成され得る。これらの電極は、完全な層において形成され、又は、平坦なスクリーンの方式でマトリクスに、又は、光電池の方式で直列に配列され得る。

１００ 支持体
１０６ 層
１１０ 壁
１１２ 頂点
１２０ キャビティ
１２５ 多孔性材料
１３０ 液体
１３２ 滴
１３４ 液体
１３６ 液体
１４５ 液体
１５０ 密閉層
１５２ 材料
２０６ ビーズ
２０９ 液体
４０６ ゾルゲル材料
５０６ 材料

Claims (11)

1. （ａ）支持体（１００）に堆積された少なくとも１つの所定の層に形成された１つ又はそれ以上のキャビティ（１２０）に多孔性材料（１２５）を形成する段階であって、前記層に形成された１つ又はそれ以上の壁が、それらの間で前記キャビティ（１２０）を分離する段階と、
   （ｂ）少なくとも１つの液体（１３０）を用いて少なくとも１つの前記キャビティを充填する段階であって、前記液体が、前記多孔性材料内に捕えられる段階と、
   （ｃ）前記キャビティ（１２０）が密閉されることができる密閉層（１５０）を形成する段階と、
   を備える、多孔性の保持材料（１２５）内に捕えられた少なくとも１つの液体（１３０）で充填された１つ又はそれ以上の密閉されたキャビティ（１２０）が備えられた装置を製造する方法。
2. 前記多孔性材料（１２５）及び前記キャビティ（１２０）の壁（１１０）が各々、前記所定の層で形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記段階（ａ）が、
   ゾルゲル材料などの少なくとも１つ所定の材料の層を堆積する段階であって、前記所定の材料が、ゲルに変態されるのに適し、感光性である段階と、
   前記所定の材料の層の第２の部分が光放射から保護される一方で前記所定の材料の層の第１の部分を前記光放射に露出する段階であって、前記第１の部分及び前記第２の部分が、前記キャビティの前記壁を形成するのに適する段階と、
   前記所定の材料の層の特定の部分に気孔を形成する段階と、
   を備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記キャビティの製造後において、前記段階（ａ）における前記多孔性材料（１２５）の形成が、
   懸濁液中にビーズなどの粒子を含む液体を少なくとも１つの前記キャビティ（１２０）に堆積する段階と、
   粒子のクラスター、特にビーズのクラスターを形成するために、前記液体を除去する段階と、
   を備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記キャビティの製造後において、前記段階（ａ）における前記多孔性材料（１２５）の形成が、
   凝固されることを目的とする液体による前記ビーズのクラスターの浸透の段階と、
   前記液体の凝固の段階と、
   前記粒子の除去の段階と、
   をさらに備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記キャビティの形成後において、前記段階（ａ）における前記多孔性材料の形成が、
   少なくとも１つの前記キャビティ（１２０）内に、液体がゲルに変態されることができる少なくとも１つの所定の材料と少なくとも１つの溶剤との混合物を堆積する段階と、
   前記所定の材料をゲルに変態するために前記混合物を処理する段階と、
   前記溶剤を除去する段階と、
   を備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記密閉層（１５０）が、前記多孔性材料（１２５）の気孔に浸透される材料で形成されるか、前記多孔性材料（１２５）を覆う材料で形成される、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記密閉層（１５０）が、前記多孔性材料（１２５）に拡散された重合可能な液体（１４５）の重合によって形成される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記密閉層（１５０）が、１から５００ミリバールの圧力下、又は、一次真空下で形成される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記密閉層（１５０）が、ポリパラキシレン、ポリ（１，３，５−トリビニルトリメチルシクロトリシロキサン）、又は、可視光領域において透過性の少なくとも１つの接着剤、又は、紫外線下において重合可能な少なくとも１つのインクに基づく、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記多孔性材料（１２５）が、エアロゲルであり、又は、ポロゲン材料を用いて形成される、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。

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