JP2015516310A - 気体含有表面被覆、配置、使用 - Google Patents

Abstract

本発明の１側面は液体と接触させることのできる本体用の表面被覆に関し、表面被覆は、少なくとも部分的に気体を含有し、液体に対面する層面の少なくともいくつかの区分が液体と接触するように設計および配置される層と、液体と対面する面と反対側の本体に対面する面上の気体含有層に配置される、または気体含有層と一体的に形成される気体透過層と、気体が気体供給装置から気体透過層を通じて気体含有層に流れることができるように気体透過層に接続される気体供給装置と、を備える。本発明はその配置と使用にも関する。

Description

本発明は、液体と接触して配置可能な本体を被覆する気体保持面、およびそれに対応する配置と使用とに関する。

自然界では、植物と動物の表面は、水に浸かったときに、動物または植物の浸漬部分が水に濡れないように空気が表面構造に保持されるためわずかにしか湿らないことが知られている。このような表面は、特に浮き水生シダ（たとえば、オオサンショウモ）や水生昆虫（たとえば、マツモムシ）に見られる。層厚が約１μｍ〜約１ｍｍの表面に貯留される空気の助けを借りて、たとえば浮き水生シダは自らの浮力を高めることができ、水生昆虫は呼吸のために水面下に沿って運ばれる空気源を利用することができる。

しかしながら、気泡が分離すると共に、周囲液体中の空気が植物または動物の表面に保持される空気層から周囲の水へと溶解して、時間の経過と共に空気層が枯渇する結果、空気が尽きてしまう。ただし、水生昆虫や元気な浮き水生シダ葉の浸漬時間は空気層の消費に要する時間よりも短いため、空気層から周囲の水への気体の溶解は問題とはならない。

ただし、技術的用途では、浸漬した本体の表面を空気層によって周囲の液体から永久的に分離するという問題がある。

上記問題は独立請求項の主題によって解決される。従属請求項は好適な実施形態に関する。

１側面による使用
１側面は、液体中に浸漬させることのできる本体に、本体が液体に少なくとも局所的に浸漬したときに液体対面側により少なくとも局所的に液体と接触するように設計され配置される気体保持層の使用であって、
気体保持層の浸漬領域に保持される気体層が、液体と本体の浸漬領域とを少なくとも局所的に相互に分離させる使用に関する。

有利なことに、気体保持層を使用することで、ほぼ一定の気体量を所定期間、具体的には任意の期間、本体に保持させて、気体保持層または該層に保持される気体により本体を本体周囲の液体から分離させることができる。具体的には、有利なことに、本体をこのようにして腐食性液体から保護することができる。さらに、有利なことに、本体と液体との間の相対運動の際の本体の流れ抵抗を低減することができる。

本願のコンテキストでは、本体は液体に少なくとも局所的に浸漬させることのできる任意の固体本体とすることができる。言い換えると、液体に浸漬されたとき、本体は液体に溶解する可能性がなく、作用する液圧によって破壊されない。ここでは、液圧は、本体が液体に浸漬している場合には本体の重心方向外側から作用し、液体が本体の空洞を満たす場合は内側から作用することができる。本願のコンテキストにおける例示の本体は、船舶、ブイ、ポンツーン、管、パイプライン、海底ケーブル、油掘削プラットフォーム、ガス掘削プラットフォーム、沖合施設（具体的には、発電用風車設置領域）の土台および水にさらされる部分、水中構造、水中設備、液体にさらされる測定器具、汀線構造、液体用の容器および管またはその一部である。本体は好ましくは液圧を受けるほぼ剛体の壁を備える。本体の壁は特に好ましくは弾力性があり、特に弾性変形可能な形態である。

本体を少なくとも局所的に囲み得る、あるいは本体を少なくとも局所的に満たし得る液体は具体的には水（淡水と海水の両方）または水溶液であるが、アルコール、アルカン、油、有極性および無極性溶剤、その他の有機および無機液体も含むことができる。

気体保持層は、本体の面または表面の全体または一部を被覆または形成するために使用することができる。ここでは、気体保持層は本体に脱着可能または脱着不能に固定させることができる。表面被覆は好ましくは本体のコーティングの形態とすることができる。気体保持層の本体への固定後、気体保持層は本体表面を少なくとも局所的に形成することができる、あるいは本体の一部とみなすことができる。具体的には、気体保持層が本体に装着されるため、液体は気体保持層と本体との間を通過することができない。

少なくとも気体保持層は液体対面側と本体対面側を有する。気体保持層は、本体の使用中に、気体保持層の気体が気体保持層との接触を維持し、気体によって気体保持層の液体対面側が少なくとも部分的に好ましくは全体的に、保持される気体と液体との間の接触面または界面（液体−気体界面）から間隔をおいて配置されるように設計される。気体保持層に保持される気体は、本願のコンテキストでは、気体保持層または本体の一部ではなく、気体保持層を備える気体含有層およびそこに保持される気体の一部である。言い換えると、有利なことに、前記保持される気体は気体保持層によって固定されるため、液体表面まで上昇して液体流に捕捉されることがない。

気体保持層は好ましくは凸部、突出素子、および／または凹部などの構造素子を有し得るベースまたはベース層を有することができ、それらの構造素子は具体的には気体を保持するように設計され、好ましくはベースと一体的に形成される。ベースはメッシュ状または閉鎖層の形態とすることができる。

したがって、気体保持層は層に含まれる気体と固体材料との間の接触面も有する。気体保持層の液体対面側または気体対面側は疎水性を有する、あるいは疎水性材料で被覆することができる。本願のコンテキストでは、「疎水性」という表現は「撥液性」、すなわち「液体に親和性がない」ことを意味する。「疎水性」という表現は、正式には液体が水または水溶液、一般的には有極性溶剤であることを意味する。しかしながら、接触する液体の選択が極めて重要であることは明らかである。接触する液体がたとえばアルカンである場合、「疎水性」という表現は「アルカンに親和性がない」と理解すべきである。

表面または材料が撥液性を有するか否かという疑問は、材料の表面上の液滴の接触角度に基づき判定することができる。この場合、液体と固体との間の接触角度の大きさは、接触面での液体と固体との間の相互作用に依存する。前記相互作用が弱いほど接触角度は大きい。親水性固体は約０°〜約９０°、特に約８０°未満の接触角度で液体、特に水の表面と接触する。約９０°以上の接触角度は疎水性固体の場合に生じる。９０°を大幅に超える接触角度、具体的には約１６０°以上の接触角度での固体と、液体、特に水との接触は超疎水性と称される。よって、「疎水性」という表現は、材料が「超疎水性」である好適なケースを含む。

本発明の主題は特に、親水性領域と疎水性領域および／または素子との共存に関する。本発明のコンテキストでは、具体的には、液体との接触角度に関して上述した絶対的基準にしたがい両素子ともが疎水性または親水性と分類されるべきであっても、第１の素子が第２の素子よりも疎水性が高い場合には、第１の素子を疎水性素子として第２の親水性素子と区別する。言い換えると、相対的に疎水性の高い素子と領域を疎水性と称し、相対的に親水性の高い、すなわち疎水性の低い素子または相対的に親水性の高い領域を親水性と称する。言い換えると、本発明のコンテキストでは、疎水性および親水性という表現は、相対的な疎水性または疎水性の対比と説明することができる。

稼働中、気体保持層にたとえば、空気、二酸化炭素、またはその他の気体を供給することができる。

気体保持層は好ましくは、少なくとも局所的に液体対面側に凹部および／または窪みを有する。気体保持層の表面は好ましくは凹部および／または窪みの領域において疎水性であることができる。たとえば、気体保持層の材料を疎水性材料とすることができる。または、気体保持層は疎水性コーティングを局所的に設けた親水性材料を備えることができる。具体的には、疎水性コーティングは凹部または窪みの壁のみに形成することができる。気体保持層は特に好ましくは少なくとも局所的に多孔性材料から成り、凹部または窪みは表面に接続される気孔によって形成される。

気体保持層は好ましくは少なくとも局所的に液体対面側に凸部または突出素子を有し、気体保持層の表面は凸部または突出素子の領域においてほぼ疎水性である。好都合なことに、突出素子間の間隔は、突出素子間に液体液滴が配置できないような寸法に設定される。液体の個々の液滴は有利に複数の突出素子に担持されるため、突出素子間に位置する液体−気体界面はほぼ突出素子の覆いの形状をとる。具体的には、２つの隣接する突出素子間の間隔は約５０μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約１００μｍ〜約２００μｍとすることができる。

凸部または突出素子は好ましくは、親水性であり、凸部または突出素子の疎水性表面領域によって囲まれる中央表面領域を有する。液体−気体界面は有利なことに親水性であるその領域に配置される。このようにして、さらに有利なことに、液体流による気泡の分離が回避される。

気体保持層は好ましくは流体不透過性隔壁によって複数の小領域（「室」とも称する）に分割される。隔壁（４２）は好ましくは少なくとも局所的にまたは全体的に親水性を有する、あるいは少なくとも局所的にまたは全体的に親水性表面を設けられる。流体とは、気体、液体、それらの混合物を意味すると理解すべきである。したがって、隔壁により隣接する小領域間の液体流または気流が防止される。有利なことに、２つの隣接する小領域間に圧力差がある場合、隔壁は気体がある小領域から隣接する別の小領域へ流れるのを防止し、その結果、接触する液体に関する流れ抵抗が局所的に増大し、対照的に余分な気体が気体の流れ込む小領域から液体へと放出される。

隔壁は好ましくは、気体保持層の別の素子と一体化して、または一体的に形成することができる。さらに好ましくは、複数の疎水性突出素子を気体保持層の小領域全部に２次元的に配置することができる。

気体保持層は好ましくはエンボス加工プラスチック樹脂またはエンボス加工ラッカーを備える。具体的には、気体保持層は液体プラスチック樹脂から鋳造することができ、好ましくは、突出素子は気体保持層のベース層および／または気体透過層と一体化させる、または一体的に形成することができる。具体的には、気体保持層のベース層は気体透過層と同一にすることができる。特に好ましくは、気体保持層は、浸漬可能な本体の壁に間接的にまたは直接的にプラスチック樹脂またはラッカーを用いて形成することができる。特に、気体保持層は本体の表面コーティングまたは表面封止を実現するために使用することができる。

好ましくは、気体保持層は、商品名テフロンでも知られるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはその派生物で少なくとも局所的に被覆される。具体的には、コーティングはポリテトラフルオロエチレンまたはその他の材料の微粒子またはナノ粒子も含むことができる。有利なことに、ＰＴＦＥから成るコーティングは疎水層および付着防止剤としての役割を果たすため、液体または固体の気体保持層への接着が防止される。気体保持層のコーティングは好ましくは、約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚である。

液体は好ましくは水であり、本体は好ましくは船であり、船が動作位置にあるときに船壁は水に少なくとも局所的に浸漬される。

有利なことに、水、特に海水の場合、船が水の影響から守られるように少なくとも局所的に船壁を湿らせないようにすることができる。船はたとえば、船舶、掘削プラットフォーム、またはブイであってもよい。水の影響とは、特に船壁の腐食を指す。具体的には、海水または半塩水は塩を含有するために船壁の腐食を促進させる。水と船壁との接触は気体保持層に保持される気体を介在させることで回避されるため、腐食も低減される。

別の利点は、たとえば、藻類、二枚貝、フジツボなどの水中に生息する生物が船壁に付着することが防止される。気体層により、前記生物が船壁に付着しにくくなる。言い換えると、本発明に係る表面被覆は汚損防止作用を有し、有利なことに時間の経過と共に水中に溶解される殺生物剤や有毒物質を排除することができる。生物の船壁への付着が減ることにより、船の流れ抵抗もまた低減される。

水と船との間の流れ抵抗を低減するように、気体保持層に少なくとも局所的に気体が充填されることが好ましい。具体的には、気体層は約１０ｎｍ〜約１０ｍｍ、好ましくは約５００ｎｍ〜約３ｍｍ、特に約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの厚さを有することができる。気体層が単に腐食防止のみを目的とする場合、約５ｎｍ〜約３ｍｍ、好ましくは約５０ｎｍ〜約１ｎｍ、特に約１００ｎｍ〜約１００μｍの厚さの比較的薄い気体層でも腐食防止作用を得るには十分である。気体層は船壁を通過する水から分離し、特に気体と水との間の接触面を流れによって変形させて極めて合理的な接触面を形成することができるため、水を通過する際の船の流れ抵抗が有効に低減される。具体的には、有利なことに、船と水との間の流れ抵抗の低減により、船の燃料消費量も低減することができる。

好ましくは、腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングは気体保持層と船壁との間に配置され、気体保持層が腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングを少なくとも局所的に水から分離する。

腐食防止コーティングは概して船壁上の塗料被膜として形成され、重金属などの有毒物質を含有する場合がある。腐食防止コーティングから水中への前記有毒物質の溶解は、腐食防止コーティングと水との間に気体保持層を配置することによって低減または防止される。このようにして、有利なことに水、特に海水の有毒物質による汚染が回避される。特に、重金属が腐食防止塗料被膜から水中に流れ、食物連鎖に堆積されることが防止される。

代替として、またはさらに、汚損防止コーティングをたとえば船壁上の塗料被膜として船壁に形成することができる。汚損防止コーティングは概して殺生物剤、すなわち船壁に付着する生物にとって致死的な有毒物質を含む。汚損防止コーティングから水中への前記有毒物質の溶解は、汚損防止コーティングと水との間に気体保持層を配置することによって低減または防止される。このようにして、有利なことに、水、特に海水の殺生物剤による汚染が回避される。具体的には、殺生物剤がプランクトンなどの水中生物を殺傷し、水中の食物連鎖を乱すことが回避される。

気体保持層には好ましくは付着防止気体が供給される。付着防止気体はたとえば、船壁に堆積した生物から酸素を奪い、または二酸化炭素で飽和させるように二酸化炭素を含むことができる。よって、汚損防止コーティング内に毒性物質を使用する必要なく前記生物が死滅する。有利なことに、これによって有毒物質による水の汚染が低減される。

好ましくは、本体は液体で濡れる可能性のある容器壁であり、気体保持層が容器壁上に少なくとも局所的に配置される。

有利なことに、液体は少なくとも局所的に容器壁を濡らすことができないため、容器壁が液体の影響を受けない。容器壁を有する容器はたとえばタンク、管、または反応装置などであってもよい。液体の影響は具体的には、液体に含有される粒子による容器壁の腐食、容器壁と液体の化学反応、または容器壁への機械的負荷などを指す。容器壁の腐食は特に食塩水、塩水、または酸によって促進される。液体と容器壁との間の接触は気体保持層間に配置され、気体保持層に保持される気体によって防止されるため、腐食も低減される。

特に好ましくは、容器壁は、気体保持層が配置されるセンサ窓を備える。有利なことに、粒子または生物などの付着物がセンサ窓に堆積し得ないため、センサデータの検出を向上させることができる。具体的には、センサ窓および／または気体保持層は光学的に透過である。

好ましくは、腐食防止コーティングは気体保持層と容器壁との間に配置され、気体保持層が腐食防止コーティングを少なくとも局所的に液体から分離する。

腐食防止コーティングは概して容器壁上の塗料被膜の形態である、あるいは通電または陽極酸化によって形成されて、重金属などの有毒物質を含有することがある。腐食防止コーティングから液体への有毒物質の溶解は、腐食保護コーティングと液体との間に気体保持層を配置することによって低減または防止される。このようにして、特に有毒物質での液体の汚染は有効に回避される。具体的には、腐食防止コーティングからの前記物質が容器内での化学反応に影響を及ぼすことが回避される。

気体保持層は気体保持層の液体対面側の反対に位置する本体対面側から気体を充填されることが好ましい。

好ましくは、気体透過層は気体保持層の本体対面側に配置される。言い換えると、気体透過層は気体保持層の本体対面側に配置および／または固定することができる。代替として、気体透過層は気体保持層と一体的に形成する、あるいは気体保持層の一体的な構成部分とすることができる。気体は、気体保持層の本体対面側と接触させることのできる気体透過層の液体対面側を通じて気体保持層に供給することができる。言い換えると、気体透過層は、特に気体保持層の本体対面側と垂直な方向に気体を透過させることができる。

好ましくは、気体透過層は液体不透過層および／または疎水層の形態である。有利なことに、液圧が気体透過層中の気体圧よりも一時的に高い場合、液体は本体方向に気体透過層を通過することができない。言い換えると、気体透過層が水およびその他の有極性溶剤を弾くことによって、有極性溶剤が気体透過層に有効に進入することができない。

気体供給装置は、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層に流れるように気体透過層に接続されることが好ましい。

有利なことに、気体供給装置によって気体透過層を介して気体を気体保持層に供給することができる。具体的には、少なくとも気体保持層から周囲の液体に逃れる量の気体を供給することができる。このようにして、有利なことに、ほぼ一定の気体量を任意の所望の期間、気体保持層に保持させて、気体保持層または該層に保持される気体により本体を本体周囲の液体から永続的に分離させることができる。

気体は気体透過層に接続される気体供給装置によって提供することができる。好ましくは、気体供給装置は、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層へ流れることができるように、連続気孔空間を有する多孔性材料の層とすることができる。

好ましくは、気体透過層は、織布または不織布、フロック材料、多孔性セラミック、多孔性金属、ポリマーもしくは金属繊維から成るフェルト、および／または金属ワイヤメッシュを備える。気体透過層はたとえばポリマー繊維で織ることができる、あるいはポリマー繊維のフェルトまたは不織布から成ることができる。ポリマーから成る気体透過層は、特に積層によって気体保持層に接続することができる。代替としてまたはさらに、気体透過層は抗腐食金属ワイヤ、たとえば、抗錆高純度鋼ワイヤなどの金属ワイヤから成る織物を備えることができ、それによって有利なことに高い機械的引裂抵抗と紫外線および化学的影響への耐性が得られる。代替として、気体透過層は、特に発泡材料から成るポリマーフロックまたはエラストマフロックなどのフロック材料も備えることができる。有利なことに、これにより気体透過層の重量を低減することができる。さらに、好ましくは、気体透過層は金属粒子から成る多孔性焼結材料などの焼結材料を備えることができる。気体透過層は接着剤によって気体保持層に接続できることが好ましい。代替として、気体保持層と気体透過層とは溶着、特に超音波溶着（超音波溶接）によって相互に接続することができる。特に好ましくは、気体保持層と気体透過層とは、（連続）成形または鋳造工程によってたとえばポリマーから相互に一体的に形成される。

好ましくは、気体透過層は多孔性の半透膜の形態である。具体的には、気体透過層はポリマーから成る気体透過性箔の形態とすることができる。気体透過性箔はたとえば、約０．５μｍ〜５μｍの厚さを有することができる。このように、薄厚で軽量の表面被覆を提供することができる。具体的には、ポリマーから成る箔は積層によって気体保持層に接続することができる。

好ましくは、気体供給装置は気体透過層の本体対面側に配置される気体透過層の形態である。具体的には、気体供給装置は連続気孔を有する多孔性材料も備えることができる。好都合なことに、気体供給装置の通気性は気体透過層の通気性よりも高い。

好ましくは、気体供給装置は通気組織の形態である。通気組織は、気体の輸送と貯蔵を可能にする水生植物内の空気透過構造である。具体的には、「通気組織」という表現は、細胞間空間が非常に大きいため実際の「空気透過構造」が形成される植物のベース構造を意味すると理解される。特に沼沢植物や水生植物に見られ、浸漬した植物器官の気体交換に供する。

言い換えると、気体供給装置は気体貯蔵庫の形態であるため、気体を、液圧の上昇時には気体透過層を介して気体供給装置へと戻しそこに保管させ、液圧の低下時には気体透過層を介して再び気体保持層へと移動させることができる。気体供給装置はたとえば、気体を貯蔵することのできる多孔性材料である。さらに、材料は気体圧の上昇と共に体積が増加するように弾性的に拡張可能であり、気体は材料の弾性力により気体透過層を通って気体保持層へと強制的に送り込むことができる。さらに好ましくは、気体と接触する気体供給装置の内壁は少なくとも局所的に疎水性とすることができる。好都合なことに、気体保持層からの気体は、液圧変動時に気体保持層から放出されるのではなく気体供給装置に一時的に保管しておくことができる。

好ましくは、気体保持層は気体保持層の液体対面側から気体を充填される。

好ましくは、気体保持層の液体対面側に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置が設けられ、気体排出装置に接続される気体供給装置であって、気体供給装置によって提供される気体が気体排出装置から流出し、気体保持層に少なくとも部分的に収容される気体供給装置が設けられる。

好ましくは、気体排出装置は気体保持層を通って延在する。言い換えると、気体排出装置の気体排出開口部は気体保持層の液体対面側に配置される。

好ましくは、気体供給装置は気体透過層の本体対面側に配置される気体透過層の形態である。特に好ましくは、気体供給装置は通気組織の形態である。気体供給装置は有利なことに複数の気体排出装置と簡易に流体接続させることができ、気体排出装置は具体的には全体にわたって規則または不規則に配置することができる。

１側面に係る船
１側面は、船であって、
船が動作位置にあるときに水に少なくとも局所的に浸漬される壁であって、気体保持層が少なくとも部分的に水対面側に配置される壁を備え、
気体保持層と壁との間で、水対面側の反対に位置する壁対面側に配置される気体透過層と、
気体透過層に接続される気体供給装置であって、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層へ流れることができる気体供給装置と、
をさらに備える、あるいは
気体保持層の水対面側に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置と、
気体排出装置に接続される気体供給装置であって、気体供給装置によって提供される気体が気体排出装置から流出し、少なくとも部分的に気体保持層に収容させることができる気体供給装置と、
をさらに備える船に関する。

好ましくは、腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングは気体保持層と船壁との間に配置することができ、気体保持層が腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングを水から少なくとも局所的に分離する。

気体保持層に好ましくは付着防止気体を供給することができる。

１側面は、液体容器であって、
液体で少なくとも局所的に湿らせることができる容器壁であって、気体保持層が少なくとも部分的に容器壁の液体対面側に配置される容器壁を備え、
気体保持層と容器壁との間で、水対面側の反対に位置する壁対面側に配置される気体透過層と、
気体透過層に接続される気体供給装置であって、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層へ流れることができる気体供給装置と、
をさらに備える、あるいは
気体保持層の液体対面側に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置と、
気体排出装置に接続される気体供給装置であって、気体供給装置によって提供される気体が気体排出装置から流出し、少なくとも部分的に気体保持層に収容させることができる気体供給装置と、
をさらに備える液体容器に関する。

好ましくは腐食防止コーティングが気体保持層と液体容器の壁との間に配置され、気体保持層は少なくとも局所的に腐食防止コーティングを液体から分離する。

１側面に係る表面被覆
１側面は、液体と接触して配置させることのできる本体用の表面被覆であって、
少なくとも部分的に、液体対面側により少なくとも局所的に液体と接触するように設計され配置される気体保持層と、
気体保持層の液体対面側の反対に位置する本体対面側に配置される、または気体保持層と一体的に形成される気体透過層と、
気体透過層に接続される気体供給装置であって、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層へ流れることができる気体供給装置と、
を備える表面被覆に関する。

好都合なことに、気体を、気体透過層を介して気体供給装置によって気体保持層に供給することができる。具体的には、少なくとも気体保持層から周囲の液体に逃れる量の気体を供給することができる。このようにして、有利なことに、ほぼ一定の気体量を任意の所望の期間、気体保持層に保持させて、気体保持層または該層に保持される気体により本体を本体周囲の液体から永続的に分離させることができる。具体的には、有利なことに、本体をこのようにして腐食性液体から保護することができる。さらに、有利なことに、本体と液体との間の相対運動の際の本体の流れ抵抗を低減することができる。

本願のコンテキストでは、液体と接触して配置させることのできる本体は、液体に少なくとも局所的に浸漬可能な任意の固体本体とすることができる。言い換えると、本体は、液体に浸漬したときに液体に溶解せず、作用する液圧によって破壊されない。ここでは、液圧は、本体が液体に浸漬している場合には本体の重心方向外側から作用し、液体が本体の空洞を満たす場合は内側から作用することができる。本願のコンテキストにおける例示の本体は、船舶、ブイ、ポンツーン、汀線構造、液体用の容器および管である。好ましくは、本体は液圧を受けるほぼ剛体の壁を備える。本体の壁は特に好ましくは弾力性があり、特に弾性変形可能な形態である。

本願のコンテキストでは、「弾力性」という表現は具体的には、本体の壁が液圧などの外部の力の作用によって変形可能であり、外部の力が停止したときにその変形がほぼ完全に回復される、すなわち、外部の力の作用後、本体がほぼ元の形状または位置に戻ることを意味する。

本体を少なくとも局所的に囲む、あるいは本体を満たすことのできる液体は、具体的には、水（淡水と海水の両方）と水溶液だけでなくアルコール、アルカン、油、有極性および無極性溶剤、その他の有機および無機液体も含むことができる。

表面被覆は、本体の面または表面の全体または一部を覆うことができる。さらに、表面被覆は脱着可能にまたは脱着不能に本体に固定することができる。具体的には、表面被覆は本体上のコーティングの形態とすることができる。表面被覆の本体への固定後、表面被覆は本体の一部とみなすことができる。

少なくとも気体保持層は液体対面側と本体対面側を有する。気体保持層は、本体または表面被覆の使用中に、気体保持層の気体が気体保持層との接触を維持し、気体によって気体保持層の液体対面側が少なくとも部分的に好ましくは全体的に、保持される気体と液体との間の接触面または界面（液体−気体界面）から間隔をおいて配置されるように設計される。気体保持層に保持される気体は、本願のコンテキストでは、気体保持層または表面被覆の一部ではなく、気体保持層を備える気体含有層の、およびそこに保持される気体の一部である。言い換えると、前記保持される気体は気体保持層によって固定されるため、有利なことに液体表面まで上昇して液体流に捕捉されることがない。

好ましくは、気体保持層は凸部、突出素子、および／または凹部などの構造素子を有するベースまたはベース層を有することができ、それらの構造素子は具体的には気体を保持するように設計され、好ましくはベースと一体的に形成される。ベースはメッシュ状または閉鎖層の形態とすることができる。

したがって、気体保持層は層に含まれる気体と固体材料との間の接触面も有する。気体保持層の液体対面側または気体対面側は疎水形態である、あるいは疎水性材料で被覆することができる。本願のコンテキストでは、「疎水性」という表現は「撥液性」と同義であり、いわば「液体に親和性がない」ことを意味する。「疎水性」という表現は、正式には液体が水または水溶液、一般的には有極性溶剤であることを意味する。しかしながら明らかに、接触する液体の選択が極めて重要である。接触する液体がたとえばアルカンである場合、「疎水性」という表現は「アルカンに親和性がない」と理解すべきである。

表面または材料が撥液性を有するか否かという疑問は、材料の表面上の液滴の接触角度に基づき判定することができる。この場合、液体と固体との間の接触角度の大きさは、接触面での液体と固体との間の相互作用に依存する。前記相互作用が弱いほど接触角度は大きい。親水性固体は約０°〜約９０°、特に約８０°未満の接触角度で液体、特に水の表面と接触する。約９０°以上の接触角度は疎水性固体の場合に生じる。９０°を大幅に超える接触角度、具体的には約１６０°以上の接触角度での固体と液体、特に水との接触は超疎水性と称される。よって、「疎水性」という表現は、材料が「超疎水性」である好適なケースを含む。

気体透過層は気体保持層の本体対面側に配置および／または固定される。代替として、気体透過層は気体保持層と一体的に形成する、あるいは気体保持層の一体的な構成部分とすることができる。気体は、気体保持層の本体対面側と接触させることのできる気体透過層の液体対面側を通じて気体保持層に供給することができる。言い換えると、気体透過層は、特に気体保持層の本体対面側と垂直な方向に気体を透過させることができる。

気体保持層に供給される気体はたとえば、空気、窒素、二酸化炭素、またはその他の気体とすることができる。気体は気体透過層に接続される気体供給装置によって提供することができる。好ましくは、気体供給装置は、気体が気体供給装置から気体透過層を通って気体保持層に流れることができるように連続気孔空間を有する多孔性材料層とすることができる。

好ましくは、気体透過層は液体、特に水を透過させない、あるいは液体に影響されない。有利なことに、気体は液圧に対抗して気体供給装置から気体保持層を流れることができるが、たとえば液圧が気体供給装置内の気体圧よりも一時的に高い場合、液体は気体供給装置の方向に気体透過層を通過して流れることができない。

好ましくは、気体透過層は織布または不織布、フロック材料、多孔性セラミック、多孔性金属、ポリマーもしくは金属繊維から成るフェルト、および／または金属ワイヤメッシュを備える。気体透過層はたとえばポリマー繊維で織ることができる、あるいはポリマー繊維のフェルトまたは不織布から成ることができる。ポリマーから成る気体透過層は、特に積層によって気体保持層に接続することができる。代替としてまたはさらに、気体透過層は抗腐食金属ワイヤ、たとえば、抗錆高純度鋼ワイヤなどの金属ワイヤから成る織物を備えることができ、それによって有利なことに高い機械的引裂抵抗と紫外線および化学的影響への耐性が得られる。代替として、気体透過層は、特に発泡材料から成るポリマーフロックまたはエラストマフロックなどのフロック材料も備えることができる。有利なことに、これにより気体透過層の重量を低減することができる。さらに、好ましくは、気体透過層は金属粒子から成る多孔性焼結材料などの焼結材料を備えることができる。気体透過層は接着剤によって気体保持層に接続できることが好ましい。代替として、気体保持層と気体透過層は溶着、特に超音波溶着（超音波溶接）によって相互に接続することができる。気体保持層と気体透過層は特に好ましくは、（連続）成形または鋳造工程によってたとえばポリマーから相互に一体的に形成される。

気体透過層は好ましくは、多孔性、特に微孔性またはナノ多孔性の半透膜の形態である。具体的には、気体透過層はポリマーから成る気体透過性箔の形態とすることができる。気体透過性箔はたとえば、約０．５μｍ〜５μｍの厚さを有することができる。このように、薄厚で軽量の表面被覆を提供することができる。具体的には、ポリマーから成る箔は積層によって気体保持層に接続することができる。

好ましくは、気体透過層は疎水性または超疎水層の形態である。言い換えると、気体透過層が水およびその他の有極性溶剤を弾くことによって、有利なことに前記有極性溶剤が気体透過層に進入することが防止される。

好ましくは、気体供給装置は気体透過層の本体対面側に配置される気体透過層の形態である。具体的には、気体供給装置は連続気孔を有する多孔性材料を備えることもできる。好都合なことに、気体供給装置の通気性は気体透過層の通気性よりも高い。

好ましくは、気体供給装置は通気組織の形態である。通気組織は、気体の輸送と貯蔵を可能にする水生植物内の空気透過構造である。具体的には、「通気組織」という表現は、細胞間空間が非常に大きいため実際の「空気透過構造」が形成される植物のベース構造の形態を意味すると理解される。特に沼沢植物や水生植物に見られ、浸漬した植物器官の気体交換に供する。

言い換えると、気体供給装置は気体貯蔵庫の形態であるため、気体を、液圧の上昇時には気体透過層を介して気体供給装置へと戻しそこに保管させ、液圧の低下時には気体透過層を介して再び気体保持層へと移動させることができる。気体供給装置はたとえば、気体を貯蔵することのできる多孔性材料である。さらに、材料は気体圧の上昇と共に体積が増加するように弾性的に拡張可能であり、気体は材料の弾性力により気体透過層を通って気体保持層へと強制的に送り込むことができる。さらに好ましくは、気体と接触する気体供給装置の内壁は少なくとも局所的に疎水性を有することができる。好都合なことに、気体保持層からの気体は、液圧変動時に気体保持層から放出されるのではなく気体供給装置に一時的に保管しておくことができる。

好ましくは、気体保持層は少なくとも局所的に液体対面側に凹部または窪みを有し、気体保持層の表面は好ましくは凹部または窪みの領域において疎水性である。たとえば、気体保持層の材料は疎水性材料とすることができる。代替として、気体保持層は、疎水性コーティングを局所的に備えた親水性材料を含むことができる。具体的には、疎水性コーティングは凹部または窪みの壁にのみ形成することができる。特に好ましくは、気体保持層は少なくとも局所的に多孔性材料から成り、凹部または窪みは表面に接続される気孔によって形成される。

好ましくは、気体保持層は少なくとも局所的に液体対面側に凸部または突出素子を有し、気体保持層の表面は凸部または突出素子の領域においてほぼ疎水性である。好都合なことに、突出素子間の間隔は、突出素子間に液体液滴が配置できないような寸法に設定される。液体の個々の液滴は有利に複数の突出素子に担持されるため、突出素子間に位置する液体−気体界面はほぼ突出素子の覆いの形状をとる。具体的には、２つの隣接する突出素子間の間隔は約５０μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約１００μｍ〜約２００μｍとすることができる。

好ましくは、凸部または突出素子は、親水性であり、凸部または突出素子の疎水性表面領域によって囲まれる中央表面領域を有する。液体−気体界面は有利なことに親水性であるその領域に配置される。このようにして、さらに有利なことに、液体流による気泡の分離が回避される。

好ましくは、気体保持層は流体不透過性隔壁によって複数の小領域（「室」とも称する）に分割される。流体とは、気体、液体、それらの混合物を意味すると理解すべきである。したがって、隔壁により、隣接する小領域間の液体流または気流が防止される。有利なことに、２つの隣接する小領域間に圧力差がある場合、隔壁は気体がある小領域から隣接する別の小領域へ流れるのを防止し、その結果、接触する液体に関する流れ抵抗が局所的に増大し、余分な気体が気体の流れ込む小領域から液体へと放出される。

好ましくは、隔壁は気体保持層の別の素子と一体的にまたは一体化して形成することができる。さらに、好ましくは、複数の疎水性突出素子は気体保持層のすべての小領域に２次元的に配置することができる。

好ましくは、気体保持層はエンボス加工プラスチック樹脂またはエンボス加工ラッカーを備える。具体的には、気体保持層は液体プラスチック樹脂から鋳造することができ、好ましくは、突出素子は気体保持層のベース層および／または気体透過層と一体化して、または一体的に形成することができる。具体的には、気体保持層のベース層は気体透過層と同一にすることができる。

好ましくは、気体保持層は商品名テフロンで知られるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはその派生物で少なくとも局所的に被覆される。具体的には、コーティングはポリテトラフルオロエチレンまたはその他の材料の微粒子またはナノ粒子を備えることができる。ＰＴＦＥから成るコーティングは有利なことに疎水層および付着防止剤としての役割を果たすため、気体保持層への液体または固体の付着が防止される。気体保持層のコーティングは好ましくは、約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚である。

１側面に係る表面被覆
１側面は、液体と接触して配置させることのできる本体用の表面被覆であって、
少なくとも部分的に、液体対面側により少なくとも局所的に液体と接触するように設計され配置される気体保持層と、
気体保持層の液体対面側に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置と、
気体排出装置に接続される気体供給装置であって、気体供給装置によって提供される気体が気体排出装置から流出し、少なくとも部分的に気体保持層に収容させることができる気体供給装置と、
を備える表面被覆に関する。

好ましくは、気体排出装置は気体保持層を通って延在する。言い換えると、気体排出装置の気体排出開口部は気体保持層の液体対面側に配置される。

好ましくは、気体供給装置は気体透過層の本体対面側に配置される気体透過層の形態である。特に好ましくは、気体供給装置は通気組織の形態である。有利なことに、気体供給装置は複数の気体排出装置と簡易に流体接続させることができ、気体排出装置は具体的には全体にわたって規則または不規則に配置することができる。

さらに、気体保持層および凹部、窪み、または突出素子の好適な特徴は、本発明の上記側面に関して上述したように、本実施形態でも同様に提供することができる。

１側面に係る配置
１側面は、
本発明に係る表面被覆と、
表面被覆の気体供給装置に流体連通される気体源と、
を備える配置に関する。

好ましくは、気体源は圧縮器、気体貯蔵用の圧力容器、気体生成反応装置、または気体を気体保持層に流れ込ませるのに十分な気体圧で気体を供給できるその他の装置を備えることができる。好ましくは、気体生成反応装置は燃焼機関であり、その排出ガスが気体層の維持に利用される。

好ましくは、該配置は、
表面被覆の気体保持層内の気体含有量を判定する少なくとも１つのセンサ装置と、
測定データを少なくとも１つのセンサ装置から受信することができ、受信した測定データに基づき気体源から気体供給装置への気体流を調節する調節装置と、
をさらに備える。

有利なことに、調節装置を用いて、気体保持層内で一定気体圧または一定気体層厚を維持することができる。したがって、好適なセンサ装置は、圧力センサ、超音波センサ、および／または気体層厚を判定するセンサを備えることができる。代替として、所定の時間間隔で気体保持層に気体を供給するように構成される調節装置も設けることができる。

１側面に係る使用
１側面は本発明に係る表面被覆の使用に関し、表面被覆が本体面を少なくとも局所的に被覆し、表面被覆によって被覆される面を経由して本体が液体に少なくとも局所的に浸漬する場合、気体層が液体と浸漬領域との間に少なくとも局所的に永久的に間隔をもたせる。

有利なことに、少なくとも局所的に液体によって濡れることがないため、本体は腐食性液体から守られる。さらに、有利なことに、流れ抵抗が液体−気体界面のおかげで低減するために本体を液体に対してより小さな力で移動させることができる。

具体的には、本体は有利なことに船舶壁と水との間の流れ抵抗の低減によって燃料消費量を低減することができる船とすることができる。さらに、好都合なことに、船舶壁と水との間の気体層が特に海水中の船舶を腐食から、および藻類、二枚貝、フジツボなどの生物の付着から保護する。言い換えると、本発明に係る表面被覆は汚損防止作用を有し、有利なことに時間の経過と共に水中に溶解される殺生物剤や有毒物質を排除することができる。

好ましくは、本体の表面は船もしくは水中に配置される構造の壁、または液体容器もしくは液体管の内壁である。

１側面に係る使用
１側面は本発明に係る表面被覆の使用に関し、表面被覆が本体の搭載面を少なくとも局所的に被覆し、表面被覆によって被覆される搭載面を経由して本体が液体に浸漬する場合、搭載される第２の本体を搭載面に搭載することができるように、気体層が液体と搭載面との間に永久的に間隔をもたせることで、気体層が前記本体と前記第２の本体との間に少なくとも局所的に位置する。

気体層を使用することで、有利なことに、本体上に搭載される第２の本体がほぼ接触と摩擦から回避可能である。

本体面は好ましくは穴であり、穴の内壁が搭載面を形成する。搭載される第２の本体は好ましくはシャフトであり、表面被覆を有する本体とシャフトとから成る配置は玉軸受け作用を有する。

表面被覆の好適な実施形態を、添付図面を参照して以下例示する

本体の表面被覆の配置の好適な実施形態の断面図である。 本体の好適な表面被覆の配置の別の実施形態を示す図である。 表面被覆の気体保持層の好適な実施形態を示す図である。 気体保持層の別の好適な実施形態を示す図である。 表面被覆の別の実施形態を示す図である。 表面被覆の別の実施形態を示す図である。 第１の状態における表面被覆の気体保持層の別の好適な実施形態を示す図である。 第２の状態における図７の実施形態を示す図である。 第１の状態における好適な表面被覆の気体保持層の別の実施形態を示す図である。 第２の状態における図９の実施形態を示す図である。 気体保持層の別の実施形態を示す図である。 様々な状態の気体保持層の別の実施形態を示す図である。 疎水性気体保持繊維の２つの実施形態を示す図である。 疎水性気体保持繊維の２つの別の実施形態を示す図である。 疎水性気体保持繊維の別の実施形態を示す図である。 好適な気体保持層の斜視図である。 好適な気体保持層の斜視図である。 好適な気体保持層の斜視図である。 好適な気体保持層の斜視図である。 図１６に示す気体保持層の平面図である。 別の好適な気体保持層の平面図である。 別の好適な気体保持層の平面図である。 別の好適な気体保持層の平面図である。 好適な気体保持層を示す図である。 様々な表面構造を示す図である。 船舶壁の気体保持層の配置を示す図である。 窪みから成る表面構造を示す図である。 疎水性コーティングを有する窪みから成る表面構造を示す図である。 壁に気体保持層を有する複数のタイルを備えた船舶を示す図である。 隔壁４２を有する表面被覆またはタイルを示す図である。 タイルまたはスラブを示す図である。 タイルを備えた船舶壁の断面図である。 １段階システムと２段階システムの気体保持層を示す図である。 粗表面によって形成される気体保持層を示す図である。 粗表面によって形成される気体保持層を示す図である。 粗表面によって形成される気体保持層を示す図である。 粗表面によって形成される気体保持層を示す図である。 糸状素子に形成される気体保持層を示す図である。 糸状素子に形成される気体保持層を示す図である。 糸状素子に形成される気体保持層を示す図である。 糸状素子に形成される気体保持層を示す図である。 糸状素子に形成される気体保持層を示す図である。

図１は、液体４に少なくとも局所的に浸漬するように設計される本体の壁２を示す。壁２の液体対面側では、表面被覆６は壁２に少なくとも局所的に配置される、および／または固定される。

表面被覆６は、液体対面側１０ａで少なくとも局所的に液体４と接触する気体保持層１０を少なくとも部分的に備える。表面被覆６は液体対面側１０ａの反対側に位置する、気体保持層１０の本体対面側１０ｂに配置および／または固定される気体透過層１２をさらに備える。図１に示す好適な実施形態では、気体保持層１０と気体透過層１２とは一体的にまたは一体化して形成される。しかしながら、気体保持層１０と気体透過層１２は別々に形成して、相互に接続または固定することができることは自明である。

表面被覆は、気体透過層１２に接続される気体供給装置１４をさらに備える。言い換えると、気体供給装置１４および気体透過層１２は、気体が気体供給装置１４から気体透過層１２を通って気体保持層１０に流れることができるように相互に少なくとも流体接続される。図１に示す実施形態では、気体供給装置１４は気体透過層１２と壁２との間に配置される通気ダクトの形態である。好ましくは、気体供給装置１４は通気性のある、具体的には多孔層の形態でもよく、特に好ましくは、気体供給装置の気孔空間は、気体が長手方向Ｌに沿って気体供給装置を通過して流れることができるように連続気孔を有する。このように、有利なことに、気体供給装置は領域全体にわたって気体を気体透過層１２に供給し、その後、気体は好ましくは長手方向Ｌにほぼ直交する流出方向Ａに沿って気体透過層１２を通過し気体保持層１０に流れ込む。さらに、好ましくは、気体供給装置１４は気体透過層１２と気体透過層に接続される気体保持層１０とを壁２に接続するのに供することができる。気体供給装置１４および気体透過層１２はたとえば接着または積層によって機械的に相互接続させることができるため、壁２に固定される気体供給装置１４の本体対面側によって、表面被覆６を本体に固定させることができる。さらに、好ましくは、気体透過層１２と気体供給装置１４とは一体としてまたは相互に一体的に形成することができる。特に好ましくは、気体保持層１０、気体透過層１２、気体供給装置１４は一体として形成することができる。気体供給装置１４は気体供給装置ダクト１６により気体源１８に流体連通され、気体供給装置１４に流れ込む気体の量は弁２０と前記弁に接続される調節装置２２とによって調節または制御することができる。図１に示す好適な実施形態は、表面被覆６の気体保持層１０内の気体含有量を判定するように構成されるセンサ装置２４をさらに備える。判定はたとえば超音波信号の、または電磁波の反射を用いて実行することができる。好ましくは、気体保持層１０内の気体含有量は、センサ装置２４が液体４で濡れるような配置としなくて済むよう、非接触でセンサ装置２４によって測定される。具体的には、センサ装置２４は壁２の水回避側に配置することができ、気体含有量の測定は好ましくは壁２を通じて行うことができる。センサ装置２４によって測定される表面被覆６の気体保持層１０内の気体量に基づき、調節装置２２は、気体保持層１０内の気体量を、または気体保持層１０の気体層厚を、ひいては液体−気体接触面と壁２との間の間隔を一定に保つため、気体供給装置１４を介して気体保持層１０に供給されなければならない気体量を判定する。

気体保持層１０は疎水性材料から成る、あるいは疎水性材料で被覆される複数の突出素子２６を備える。突出素子２６は長手方向Ｌに沿って規則的または不規則的な間隔で気体保持層１０に配置される。気体透過層１２を介して現れる気体は突出素子２６間に位置する分、突出素子２６によって保持されるため、液体４は突出素子２６間に形成される体積には実質的に進入できない。具体的には、液体４が気体透過層１２を湿らせることが回避される。有利なことに、図１に示す突出素子２６は作製しやすいタレット構造を有する。しかしながら、その他の設計の突出素子２６も所望の効果をもたらすことができることが自明である。突出素子２６の別の有利な設計を図３および図４に示す。

図２は、本体壁２の表面被覆６の配置の別の実施形態の断面図である。気体保持層１０は約１μｍ〜約１００μｍの径を有し疎水性材料から成る細毛形状の複数の突出素子２６を備える。気体保持層１０の突出素子２６は気体保持層１０の基部１０ｃに一体的に接続される。気体保持層１０の本体対面側１０ｂは本体の壁２に配置および／または固定される。気体保持層１０の壁２への固定はたとえば、接着剤を用いた接着によって実現される。さらに、好ましくは、気体保持層１０はほぼ液体状の材料を壁２に塗布して、そこで気体保持層１０の形状で固化させることによっても形成することができる。

図２に示す実施形態は、ダクトの形状の気体供給装置１４によって調節可能な気体源１８に流体連通される気体排出装置２８を備える。気体排出装置２８を通じて気体保持層１０に供給される気体の量は弁２０、調節装置２２、好ましくはセンサ装置２４を用いて調節または制御される。ここでは、制御または調節は、図１を参照して説明した実施形態と同様に実行される。

気体排出装置２８の使用によって、気体が突出素子２６間に形成される中間空間に送られる。明らかに、気体排出装置２８から生じる気体は突出素子２６間に形成される中間空間を通って長手方向Ｌに沿って流れることができる。図２に示す実施形態は壁２の水回避側に配置される気体源１８を有するため、気体供給装置１４は少なくとも１箇所で壁２を通過して延在する。明らかに、気体供給装置１４は、複数の気体排出装置２８に気体を供給するために、壁２の液体対面側と壁２の水回避側の両方で長手方向Ｌに沿って延在することができる。したがって、壁２は複数の通過開口部を有することができ、その場合壁２の各通過開口部には気体排出装置２８が割り当てられる。よって、有利なことに気体保持層１０に領域全体にわたって気体を供給できる。

図３ａ〜図３ｆは様々な形状の突出素子２６を示す。突出素子はたとえばオオサンショウモ水生シダの葉上の毛に相当する形状を有してもよい。前記突出素子２６は基部１０ｃからほぼ直角に突出する茎２６ａを備え、茎の茎頭２６ｂからは、相互に枝分かれして共通の先端点２６ｄにおける端部で接合される複数の枝２６ｃが延在する。この突出素子２６は、その外観から卵泡立て器形状とも称される。

図３ｂは冠状を成す別の設計の突出素子を示し、該素子１対、２対、またはそれ以上の凹凸形状の茎２６ａを有し、茎は第１の端部領域によって基部１０ｃに接続され、基部１０ｃとほぼ垂直な方向に沿って反対側の端部領域まで延在し、茎２６ａの端部間の間隔は中間部間の間隔よりも狭い。

図３ｃは約１μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍの径を有することができる細毛形状の複数の突出素子２６を示す。

図３ｄは、断面図ではほぼ矩形のタレット形状の突出素子２６を示す。しかしながら、タレットはほぼ円筒状、楕円状、角柱状、または類似の形状も有することができる。

図３ｅは、基部１０ｃの反対側に位置する球状先端２６ｆを端部に有する毛２６の形状の突出素子２６を示す。

図３ｆは、球状先端２６ｆを端部に有するほぼ錐台状の突出素子２６を示す。明らかに、図３ｅおよび図３ｆに示す実施形態では、回転楕円体の先端を設けることもできる。

図４ａ〜図４ｆは、図３ａ〜図３ｆに示す突出素子にほぼ相当する変形突出素子２６を示す。しかしながら、図４ａ〜図４ｄに示す実施形態の突出素子２６は親水性表面領域２６ｅを有する。親水性表面領域２６ｅは好ましくは突出素子２６の表面の中央領域に配置または形成される。具体的には、親水性表面領域２６ｅは突出素子２６の疎水性表面領域によって囲まれる。親水性表面領域２６ｅは有利なことに、気体保持層１０に保持される気体と当該気体と接触する液体４との接触面が親水性表面領域２６に位置するように実現させるのに適する。さらに、有利なことに、前記位置での気体と液体との接触面の分離が防止されるため、気体保持層１０からの気体消失を低減することができる。

図４ｅは、基部１０ｃの反対側の毛２６の端部に球状先端２６ｆを有する毛状の突出素子２６を示し、親水性領域２６ｅが球状先端に形成される。球状先端全体を親水性にしてもよいことは自明である。

図４ｆは、先端に球状先端２６ｆを有するほぼ錐台状の突出素子２６を示し、親水性領域２６ｅがその球状先端に形成される。球状先端全体を親水性にしてもよいことは自明である。また、明らかに、図４ｅ〜図４ｆに示す実施形態では、回転楕円体状の先端を設けることもできる。

図５は、壁２に配置される表面被覆６の別の実施形態の断面を示す。図２に示す実施形態と同様、図５に示す実施形態は、壁２を通って延在する気体供給装置１４に接続される気体排出装置２８を有する。本体対面側１０ｂによって壁２に配置および／または固定される気体保持層１０は突出素子の代わりに窪み３０を備える。窪み３０は気体保持層１０の液体対面側に通過開口部を備え、通過開口部３２の径は好ましくは窪み３０の径よりも小さい。具体的には、窪み３０はほぼ球状とすることができる。しかしながら、窪み３０は多角形や楕円形であってもよいことは自明である。

窪み３０を形成する気体保持層１０の材料は疎水性材料である。しかしながら、明らかに、気体含有層１０の窪み３０の内壁は疎水性材料で被覆することもできる。

気体排出開口部２８から生じる気体は気体含有層１０の窪み３０に貯蔵または保持することができる。気体と気体に接触する液体４との間の接触面での表面張力により、気体と液体との接触面は気体保持層１０の固体材料の表面上方、すなわち通過開口部３２の領域上方に突出する。このようにして、気体クッションが少なくとも窪み３０の領域において液体４と壁２または気体保持層１０の固体材料との間に形成される。

図６は図５に示す実施形態の変形であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付す。気体保持層１０に形成される窪み３０はその内壁に疎水性コーティング３４を有するため、気体保持層の固体材料は完全に疎水性材料から成る必要はない。気体と液体との接触面は図５に示す実施形態と同様に形成される。

液体と気体保持層１０の固体材料との間の接触面で長手方向Ｌに沿った液体流の流れ抵抗をさらに最小化するため、気体保持層１０は少なくとも局所的に付着低減材料の表面コーティング３６を有することができる。表面コーティングはたとえば、約１０ｎｍ〜約１０μｍの範囲の所定の表面粗度を形成する微粒子またはナノ粒子を備える。さらに、表面コーティングはテフロンまたはナノテフロンの連続コーティングを有することもでき、コーティング厚は約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍとすることができる。さらに、表面構造を形成するため、表面コーティング３６は好ましくはポリマー、ＰＤＭＳ、シリコン、二酸化ケイ素、水酸化ケイ素、金属、特に鋼および鋼繊維、エポキシ樹脂から成る粒子を備える。

図７は類似の突出素子２６、２７から成る構造を示し、突出素子２６、２７はサイズが異なる。したがって、突出素子２７は基部１０ｃから液体４に向かって突出素子２６の約１．１〜約２倍突出する。有利なことに、これにより液体−気体界面の２つの構造面が生じる。好都合なことにこの構造は、気体保持層１０の領域において気体保持層１０に保持される気体が完全に排除されることを防止する効果を有する。

長手方向Ｌに沿った液体４の流速が低い場合、あるいは気体保持層１０内の気体圧に比べて液体４の正圧が低い場合、液体−気体境界面は突出素子２６よりも壁２から遠くに突出する突出素子２７の先端領域２７ｄをほぼ覆うように延びる。有利なことに、これにより、ほぼ突出素子２７によってのみ保持または支持されるほぼ連続空気層が生じる。好都合にも液体４と壁２との間の摩擦は、気体保持層１０に気体が存在しない場合の摩擦値のたとえば５％未満の値まで大幅に低減される。しかしながら、この状態の気体保持層１０では、気体保持層に保持される気体５と隣接する液体４との間の圧力変動の際に気体が消失する可能性が低い。言い換えると、気泡の脱出や分離に必要な単位面積当たりの力または単位面積当たりの活性エネルギーが比較的低い。

図８は、気体保持層１０からの気体消失後の図７に示す実施形態を示す。このとき液体−気体境界面は、液体４の方向への突出量が少ない突出素子２６をほぼ覆っている。突出素子２６間の中間空間によって形成される気体保持層１０の個々の気体充填領域は、液体４内へ局所的に突出する突出素子２７によって区切られる。具体的には、突出素子２７によって形成される個々の領域間の気体交換は突出素子２７によって防止することができる。

流れ抵抗はこの状態ではまだ大きいが、図７に示す状態に比べてかなり低減される。しかしながら、基部１０ｃはほぼ全体、すなわち約９０％〜約９８％が気体保持層１０の気体５によって液体４から空間的に分離されている。有利なことに、さらなる気体５を液体４の流れによって気体保持層１０から除去するのに必要な力は図７に示す状態よりも図８に示す状態の方が大きい。そのため、好都合にも、気体保持層１０からの最初の気体消失後、比較的大量の気体が気体保持層から放出されることが防止される。

たとえば気体と隣接する液体４との間の非常に大きな圧力変動によって気体保持層１０からさらに気体が消失する場合、少量の気体が突出素子２６間の疎水性間隙に残る。このように、長手方向Ｌに流れる液体４の流れ抵抗に対する気体層の摩擦低減効果は低減するが、有利なことに基部１０ｃの表面の最大約１０％しか液体４と直接接触しないため、壁２または基部１０ｃと液体４との間はまだほぼ完全に分離されている。

図９および図１０は図７および図８に示す表面被覆６の変形実施形態を示す。したがって、同一の構成要素には同一の参照符号を付す。突出素子２６、２７は、液体−気体界面と関連する突出素子２６、２７との、特に先端領域２６ｄ、２７ｄとの接着を向上させる親水性表面領域２６ｅ、２７ｅをさらに備える。この気体−液体境界面の局所固定は「ピン止め」とも称され、親水性表面領域２６ｅ、２７ｅは「ピン止め中心」と称することができる。有利なことに、親水性表面領域２６ｅ、２７ｅを設けることで、気泡の気体保持層１０からの分離に必要な単位面積当たりの力が増大するため、気体保持層１０からの気体消失を低減することができる。さらに、有利なことに、気体保持層１０での流れ抵抗が低減され、液体４と基部１０ｃまたは壁２との分離が向上する。

さらに、好ましくは、別の親水性表面領域（図示せず）を突出素子２６ｅ、２７ｅ間の基部１０ｃに形成することができる。前記親水性表面領域は、基部１０ｃに隣接する領域に堆積した気体の分離または流出を防止する。基部１０ｃに堆積した前記気体は好都合にも、除去されにくく、具体的には基部１０ｃの、または壁２の表面の約６０％〜約９８％を覆い、その覆われた表面を液体４から分離させる最後の気体貯蔵槽としての役割を果たす。また、有利なことに、このようにして壁２の表面はわずかな気体量で酸化または腐食に対してほぼ完全に保護される。さらに、有利なことに、基部１０ｃに残る気体は、気体供給装置（たとえば、図１、図２、図５、図６に示す）による気体層の再生の核としての役割を果たす。

明らかに、３つ以上の階層構造の突出素子も気体保持層１０に形成することができる。言い換えると、図７〜図１０に示す突出素子２６、２７に加えて、基部１０から液体４に向かって突出素子２７よりも突出する、別の突出素子も設けることができる。

明らかに、突出素子２６、２７は、気体保持層１０に規則的、準規則的、または不規則的に空間分布させることができる。さらに、気孔、すなわち気体貯蔵槽として供する窪みまたは凹部は様々な位置に設けることができる。多孔性表面は特定の粗度を有する表面コーティングと同等に適しており、表面の気孔が窪みまたは気孔として働くことができる。たとえば、図５および図６の窪み３０は多孔性材料から成る基部ｃにより形成することもでき、気孔が通過開口部３２の領域において基部１０ｃの外部に接続される。

異なる高さで液体４に向かって突出するように構成された突出素子２６、２７の場合、図７および図９の液体−気体界面位置を決定する比較的長い方の突出素子が比較的低い面密度（１平方センチメートル当たりの突出素子２７の数）を有することが特に好ましい。対照的に、気体保持層が既に相当量の気体を失っている状況で液体−気体界面を決定する突出素子２６は、図８および図１０に示すように高い面密度を有することが好ましい。さらに、前記突出素子２６は比較的小さな径を有し、設けられるとすれば比較的小さなサイズまたは径の親水性表面領域を有することが好ましい。

突出素子２６、２７は超疎水性材料から成る、あるいは疎水性または超疎水性表面を有し、好ましくは、親水性表面領域を備えることができ、突出素子２６、２７の表面にはナノ粒子材料が塗布または成長され、その後または同時に、形成されたナノ粗表面が疎水性の無極性末端基またはテトラフルオロエチレン基で、あるいはテトラフルオロエチレン系分子またはその他の無極性または疎水性分子、脂、または有機もしくは無機油の吸収によって疎水化される。その後で、前記疎水性領域は、プラズマとの相互作用によって狙ったように疎水性を低下させることができる。疎水性が低下した領域、言い換えると親水性機能が付与された領域はたとえば、先端、毛端、最も高い位置の隆起、突出角部、先端および縁部、粗表面などとすることができる。

突出素子２６、２７の表面が導電性を有する場合、たとえば、導電性ポリマーが突出素子２６、２７の形成に使用される場合、放電を利用して疎水性を低下させることができ、先端効果のため、放電は好ましくは先端、最も湾曲した部分、最も遠い突出表面点などで厳密に、すなわち好ましくは親水性表面領域を配置すべき箇所で正確に発生する。放電により、疎水性保護層は放電点で局所的に破壊されるため、突出素子２６、２７の疎水性領域よりも親水性の高い表面領域が形成される。

図１１はほぼ均等なサイズの突出素子２６から成る構造を示し、好ましくは、気体保持層１０は基部１０ｃの領域と突出素子２６の領域の両方において均一な粗度で形成される粗表面３８を有する。したがって、粗表面の構造は、突出素子２６のサイズの約５〜約２０分の１の小ささであることが好ましい。粗表面は約１０μｍ〜約３ｍｍの粗度の多モード粗度分布も有することができ、具体的には突出素子２６は該粗度分布内の最大粗度とみなすことができる。

これにより、有利なことに図７〜図１０を参照して説明したように液体−気体界面の２つ以上の構造面が生じる。この陳述は図１１に示す実施形態にも同様に適用される。有利なことに、粗表面３８は気体保持層１０の領域において気体保持層１０に保持される気体の完全な排除を防止する効果を有する。

さらに、好ましくは、突出素子２６は液体−気体界面と関連する突出素子２６との接着を向上させる親水性表面領域２６ｅを有することができる。明らかに、粗表面３８は規則的、準規則的、または不規則的な空間表面構造を有することができる。

図１２ａ〜図１２ｃは、図１１に示す実施形態と類似の実施形態を示す。図１２ａに示す状態では、気体保持層１０は気体５で完全に満たされている。気体保持層１０からの気体の消失の発生後、液体−気体界面は図１２ｂに示すように偏位する。さらなる気体消失の結果、液体−気体界面は図１２ｃに示すように偏位する。気体の消失の結果、流れる液体４に対する壁２の流れ抵抗は増加するが、液体の気体保持層１０または壁２との直接接触が実質的に回避されることによって、壁２はたとえば液体の腐食影響から保護される。

図１３ａおよび図１３ｂは、突出素子２６、２７を設けた疎水性表面を有する繊維４０を示す。ここでは、図１３ａは、図１にも示すような突出素子２６の構造または配置を示す。図１３ｂは、図９および図１０にも示すような突出素子２６、２７の構造または配置を示す。よって、繊維４０は図面を参照して説明した特性を有する。突出素子には任意で親水性領域２６ｅ、２７ｅを設けることができる。繊維４０は表面被覆の気体保持層の突出素子としての役割を果たし、一体的に形成することができる。

図１４ａおよび図１４ｂは、図１３ａおよび図１３ｂに示す構造に対応するリング構造の突出素子２６、２７をそれぞれ有する繊維４０を示す。任意で親水性領域２６ｅ、２７ｅを、繊維４０の外周に沿って延在するリング２６、２７に形成することができる。

図１５は、疎水性粗表面３８が図１１に示す構造または配置を有する繊維４０を示す。

図１６ａ〜図１６ｄはそれぞれ、気体保持層１０の突出疎水性素子２６の好適な２次元配置を示す斜視図である。図１７ａは、図１６ａに示す好適な２次元配置を示す平面図である。

突出素子２６は図３ａに示す形状で設計される。しかしながら自明なことに、突出素子は任意の他の適切な設計、たとえば、図３および図４に示す設計も有することができる。

図１６ａおよび図１７に示すように、突出素子２６の２次元配置は個々の小領域４４、いわゆる「室」に分解され、気体保持層１０の各小領域４４は複数の突出素子２６を備える。好ましくは、個々の小領域４４は流体不透過性隔壁４２によって隣接する小領域４４または周囲と区切られる。流体は気体、液体、それらの混合物を意味するものと理解すべきである。したがって、隔壁４２は液体または気体が小領域４４間を流れることを防止する。具体的には、２つの隣接する小領域４４間に圧力差が存在する場合、有利なことに隔壁４２は、気体がある小領域４４から隣接する小領域へと流れることを防止し、接触する液体に対する流れ抵抗を局所的に増大させる。

具体的には、小領域４４が流れ込む気体によって気体容量を超えて気体が充填され、その気体が液体へと通過して失われるという状況が回避される。

好ましくは、隔壁４２は突出素子２６と同じ材料から形成することができる。具体的には、気体保持層１０は突出素子２６と、それと共にまたは一体として設けられる隔壁４２とから形成される。さらに、小領域４４の隔壁４２は小領域４４に含まれる突出素子２６とほぼ同じ高さを有することが好ましい。さらに、突出素子２６が親水性表面領域２６ｅを有する、および／または隔壁４２が親水性表面領域４２ａを有することが好ましい。

図１６ｂに示すように、突出素子２６全体が疎水性であり、流体不透過性隔壁４２が親水性表面領域４２ａを有するように設けることもできる。

代替として、隔壁４２は図１６ａに示すように全部または一部を親水性材料から形成することができ、突出素子２６は全体を疎水性とする、あるいは図１６ａに示す突出素子２６に応じて親水性表面領域２６ａを有することができる（図１６ｃに示さず）。たとえば、液体に対面する隔壁４２の表面のみ親水性とする、あるいは親水性コーティングを施すことができる。

最後に、隔壁４２は図１６ｄに示すように全体として小領域４４を形成することもできる。言い換えると、小領域４４は突出素子を備えない。小領域４４の基部４４ａは好ましくは疎水性表面を有する。隔壁は全部または一部を親水性とすることができる。たとえば、液体に対面する隔壁４２の表面のみ親水性とする、あるいは親水性コーティングを施すことができる。具体的には、隔壁４２はほぼ疎水性とし、面状または線状親水性領域が上縁、すなわち液体に対面する隔壁４２の表面に形成され、好ましくは２つの隣接する小領域４４間の隔壁４２の上縁を越えての気体交換も有効に防止されるように、前記親水性領域が連続する、あるいは１つまたはそれ以上の疎水性領域によって中断されない。この場合、隔壁は独立した体積の小領域４４を包囲することができるため、気体が前記小領域４４内に保持され、隣接する小領域に実質上逃げることができない。

明らかに、突出素子２６の各種実施形態は隔壁４２の各種実施形態と任意の所望の方法で組み合わせて（独立）小領域４４を形成することができる。

具体的には、任意で隔壁４２または複数の隔壁４２を備えた少なくとも１つの小領域４４は、本体に固定可能なタイルまたはスラブとして形成することができる。具体的には、タイルまたはスラブ（これらは以下空気タイルとも称する）は１，０００超、１０，０００超、または１００，０００超の小領域４４を有することができる。有利なことに任意のサイズの壁に、気体保持層を有する複数の上記タイルまたはスラブを設ける、あるいは被覆することで、さらに有利なことに可撓アセンブリを実現し、ごく少数の異なるタイルまたはスラブしか使用しなくてもよくなるという効果を有する。

小領域４４は、小領域４４の長さ範囲が水平方向よりも、それと直角を成す垂直方向に小さくなるような形状に形成され、本体に装着される。具体的には、小領域４４が船舶の船体に固定される場合、有利には、長さ範囲は船舶が航行している間の水流方向（ほぼ水平）よりも重力（垂直）方向に小さくなる。気体保持層に気体が含有されるので、隔壁４２間の間隔が小さいほど、２つの隣接する小領域４４間の圧力差が小さくなる。同時に、水平方向の隔壁４２間の間隔が大きいと、水と船舶との間で摩擦が発生する親水性領域を最小化することができる。

したがって、小領域４４は好ましくは図１７ａに示すような矩形形状をとる。

しかしながら、小領域４４は好ましくは六角形またはハニカム形状、三角形、正方形、またはその他の形状であってもよいことは自明である。図１７ｂは隔壁４２が正方形の小領域４４を形成するように配置される好適な実施形態の平面図である。図１７ｃは、均等な長さの隔壁４２が六角形の小領域４４を形成するように配置される好適な実施形態の平面図である。図１７ｄは、隔壁４２が細長ハニカム形状または六角形の小領域４４を形成するように配置される好適な実施形態の平面図である。

液体中表面保護用コーティング
要約すると、１側面は、液体中に気体層を保持するコーティングの使用によって、汚損防止作用と、液体中表面の腐食および薬品腐食からの保護とを達成する方法について述べている。

船舶、パイプ、窓、測定器具、水容器などの表面には、有毒または殺生物剤含有層またはその他の添加物を用いて化学的または生物学的汚損防止作用を付与するコーティングをさらに設けることができる。利点は、活性物質が要求されたときのみ、特に表面が短時間気体層によって覆われず水または海洋生物と接触するときに放出される点にある。このように、毒性または殺生物性添加物の放出はまれにしか、特にまさに要求のあったときにしか発生せず、その結果、単位時間および単位面積当たりに海水または淡水などの液体に放出される有害物質の量を何桁も低減させることができ、以下の２つの有益な効果ももたらす。
（ｉ）汚損防止作用を低下させずに、有毒物質および殺生物物質の放出が劇的に低減される。
（ｉｉ）その結果、船舶の塗料被膜またはコーティング中の上記物質が汚損防止作用の消失する程度まで消費される期間は大幅に延長され、それによって船舶およびその他の施設の耐用年数も延長される。これは、特に油プラットフォーム、沖合風車設置区域、その他の接近が困難な対象にとって大きな利点である。

汚損防止作用は、水面下の空気保持層、より一般的には気体保持層の使用を通じて、単独で、または、毒物もしくは殺生物剤である、もしくはその他の手段により生物学的付着に効果のある気体もしくはエーロゾルの、気体層を通じた追加と組み合わせて獲得することができる。

気体層は自身で海洋生物の定着を防止するバリアを既に形成している。このバリアは、いわゆる軟泥を形成する、あるいは微小付着の原因を作り、比較的大きな生物の定着の基盤となることが多いバクテリア、珪藻類、単細胞生物、微生物の定着にも適用される。たとえば船舶などの表面が空気層によって覆われて、水と接触しない場合、前記生物の定着や繁殖は不可能である。

たとえば船舶、パイプ、窓、測定器具、水容器などの表面には、有毒または殺生物剤含有層もしくはその他の添加物を用いて化学的または生物学的汚損防止作用を付与するコーティングをさらに設けることができる。利点は、活性物質が要求されたときのみ、特に表面が短時間気体層によって覆われず水または海洋生物と接触するときに放出される点にある。このように、毒性または殺生物性添加物の放出はまれにしか、特にまさに要求のあったときにしか発生せず、その結果、単位時間および単位面積当たりに海水または淡水などの液体に放出される有害物質の量は何桁も低減させることができ、以下の２つの有益な効果ももたらす。
（ｉ）汚損防止作用を低下させずに、有毒物質および殺生物性物質の放出が劇的に低減される。
（ｉｉ）その結果、船舶の塗料被膜またはコーティング中の上記物質が汚損防止作用の消失する程度まで消費される期間は大幅に延長され、それによって船舶およびその他の施設の耐用年数も延長される。これは、特に油プラットフォーム、沖合風車設置区域、その他の接近が困難な対象にとって大きな利点である。

生物系の成長による船舶およびその他の船や水にさらされる技術設備、壁、構造などへの付着は、淡水と海水の両方において大きな技術上の問題である。船舶への付着の場合、なお悪いことに、付着物が水中の船舶の摩擦と燃料消費を大きく増大させる。このような付着から守るために船舶などに有毒な塗料、ラッカー、コーティングを施す従来の解決策は、これらの非常に有害な船舶コーティングが相当量の有毒物質および化合物、具体的には重金属および重金属化合物を海水中に放出することが証明され得るため環境保護の観点からもはや受け入れることができず、次第に禁止されてきている。

しかしながら、生物付着からの十分な保護を提供する非有害物質は未だ発見されていない。システムは海洋生物の生物学的付着を防止すべきであると同時に、海洋および海岸の動植物が損なわれないように、システムの作用によって海洋生物をとりわけ傷つけてはならないため、今後もそうした非有害物質が発見される可能性は低いであろう。よって対処すべき問題は内在する矛盾を抱えている。したがって、周囲の淡水または海水の生態系に住む生物に大きな危害を与えることなく、表面に付着した水生生物および海洋生物を選択的に弱める方法を見つけることが必要である。本発明はこのようなアプローチの１技術的解決策を提示する。

一方、淡水および塩水中の船舶またはその他の技術的表面に定着しようとする海洋生物やその他の生物は定着を阻止され駆除されるべきだが、その手段は前記表面にのみ非常に選択的に作用すべきであり、他の場所の生物有機体または海洋生物を傷つけてはならないため、保護対象の表面とそのごく近傍にのみ関係する局所的手段を使用することが自明である。

本発明に係る方法と本発明に係る装置では、特定された技術上の問題は以下のように解決される。気体層を水面下の表面に保持すること、および布、多孔層、または小開口部またはノズルを介して、気体を目的にかなった方法で気体層に導入することは技術的に可能であるため、保護対象の表面に上記種類の気体保持面または層を設けて、規則的または不規則的な時間間隔で、または要求に応じて、すなわち生物学的付着の開始または存在時に、前記付着を駆除する気体またはエーロゾル（それに応じて活性ゾル粒子を伴う）を表面を介して気体層に導入することができることは自明である。特に気体またはエーロゾルが水にごくわずかしか溶解しない、化合物が一定時間後に無毒成分に分解する、または高濃度でのみ有毒である、あるいは船舶表面に定着した海洋生物を窒息させる二酸化炭素のみが使用される場合、処理による生態系への副作用は発生しない。この場合の処理と投与は手動でまたは自動的に実行することができる。

任意の変形および特徴は、
・付着の程度の量的評価を伴う、または伴わず、生物学的付着の程度および／または種類を自動的に検出するセンサ手段および／またはカメラとの組み合わせ
・付着の程度の量的評価を伴う、または伴わず、生物学的付着を自動的に検出し位置を特定する空間選択的センサ手段および／またはカメラとの組み合わせ
・付着が発生した、あるいは発生している位置で活性気体またはエーロゾルの空間選択的排出が可能であること
・付着の強度および種類に応じた空間選択的投与が可能であること
・気体層の気体組成または活性物質濃度の空間分解検出のための気体センサ手段
・気体層中の組成および／または活性物質濃度の空間分解および／または時間分解分析のための、質量分析、ＩＲ分析、ゲルクロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどと組み合わせた、層からの気体またはエーロゾルの抽出による気体分析
・あらゆる時点および地点で所定の限界値未満を維持し、あらゆる地点および時点ですべての環境要件を確実に満たし、活性気体またはエーロゾルの供給の即時停止が要求されたときはいつでも処理を手動でまたは好ましくは自動的に停止するため、周囲の水中の気体またはエーロゾルの溶解成分を付随的に分析すること
に関する。

汚損防止作用の獲得は、有毒な材料、添加物、表面コーティングと組み合わせた水面下の空気保持層の使用を通じても達成することができる。

生物系の成長による船舶およびその他の船や水にさらされる技術設備、壁、構造などへの付着は、淡水と海水の両方において大きな技術上の問題である。船舶への付着の場合、なお悪いことに、付着物が水中の船舶の摩擦と燃料消費を大きく増大させる。このような付着から守るため船舶などに有毒な塗料、ラッカー、コーティングを施す従来の解決策は、これらの非常に有害な船舶コーティングが相当量の有毒物質および化合物、具体的には重金属および重金属化合物を海水中に放出することが証明され得るため環境保護の観点からもはや受け入れることができず、次第に禁止されてきている。

しかしながら、生物付着からの十分な保護を提供する非有害物質は未だ発見されていない。システムは海洋生物の生物学的付着を防止すべきであると同時に、海洋および海岸の動植物が損なわれないように、システムの作用によって海洋生物をとりわけ傷つけてはならないため、今後もそうした非有害物質が発見される可能性は低いであろう。よって対処すべき問題は内在する矛盾を抱えている。したがって、周囲の淡水または海水の生態系に住む生物に大きな危害を与えることなく、表面に付着した水生生物および海洋生物を選択的に弱める方法を見つけることが必要である。本発明はこのようなアプローチの１技術的解決策を提示する。

一方、淡水および塩水中の船舶またはその他の技術的表面に定着しようとする海洋生物やその他の生物は定着を阻止され駆除されるべきだが、その手段は前記表面にのみ非常に選択的に作用すべきであり、他の場所の生物有機体または海洋生物を傷つけてはならないため、保護対象の表面とそのごく近傍にのみ関係する局所的手段を使用することが自明である。

水生生物または海洋生物の付着を防止するのに非常に効果的な船舶コーティングは既に存在する。前記コーティングの問題はコーティングが毒性を有する点ではない。海洋生物の定着を防ぐのに有効となるためにコーティングは毒性を有していなければならない、あるいは少なくとも有するべきである。それよりも前記コーティングの問題は、水との継続的かつ長期的接触の結果、有毒化合物と重金属が海水中に移動することである。

本発明に係る方法と本発明に係るコーティングはこの問題に対処する。付着防止に有効なコーティングが維持されることによって、汚損防止作用が確保され技術的に証明される。新たに開発された汚損防止コーティングだけでなく何年および何十年もかけて確立されてきたコーティングも使用することができる。しかしながら、周囲の水、ひいては周囲の生態系への放出は、空気保持面または気体保持面の形態の汚損防止コーティングを備えた表面によって防止され、永久的な空気層または気体層が動作状況下でも存続し、おそらくは毒性を有する表面と水との間に配置されるため、水はその汚損防止コーティング付き表面とは全く接触しない。ピーク負荷の結果として気体が消失した場合、該方法の好適な変形では、層に気体が再充填される（「再生される」）。並行して提出された発明によると、上記種類の気体層を水面下の表面に保持すること、および布、多孔層、または小開口部またはノズルを介して気体を目的にかなった方法で気体層に導入することは技術的に可能である。よって、気体消失の場合、層はすぐに再生させることができる。空気層にまたがる、あるいは空気層を支える毛、繊維、柱、棘または突起などは、それ自体またはコーティングによって汚損防止作用を付与することができるが、それらは必ずしも必須ではない。

任意の変形および特徴は、
・空気消失を監視する自動的−好ましくは空間選択的−センサ手段との組み合わせ
・気体層の常時存在が確保され、海水と汚損防止コーティングとの間の永続的接触が防止されるように、前記種類のセンサ手段と自動的−好ましくは空間選択的−再充填装置との組み合わせ
・あらゆる時点および地点で所定の限界値未満を維持し、あらゆる時点および地点ですべての環境要件を確実に満たすため、周囲の水中におけるコーティングの溶解有毒成分を付随的に分析すること
・淡水での方法および装置の使用
・有毒の、抗生物質の、殺生物性の、重金属含有の、およびその他のラッカー、コーティング、塗料を伴う方法および装置の使用
・毒性のないラッカー、コーティング、塗料を有する方法および装置の使用
・船舶やボートなどの摩擦低減のための気体層の使用
・淡水、半塩水、または海水における本発明に係る上述の技法、方法、装置の使用
・船舶表面だけではなく、水と接触するその他の技術部品の外表面および内表面、対応する水中の壁や構造など、およびパイプライン、槽などに対する本発明に係る上述の技法、方法、装置の使用
に関する。

水面下の空気保持層の使用を通じた汚損防止作用の獲得は、気体層の作用、あるいは超音波、機械的運動および変形、衝撃波、表面の反復的熱処理（たとえば、導電性毛、布などの電気加熱）またはＵＶ処理、または、水もしくは塩水もしくは海水の電気化学分解時に生成される気体を含む電気パルスとの組み合わせによってのみ達成することができる。

生物系の成長による船舶およびその他の船や水にさらされる技術設備、壁、構造などへの付着は、淡水と海水の両方において大きな技術上の問題である。船舶への付着の場合、なお悪いことに、付着物が水中の船舶の摩擦と燃料消費を大きく増大させる。このような付着から守るために船舶などに有毒な塗料、ラッカー、コーティングを施す従来の解決策は、これらの非常に有害な船舶コーティングが相当量の有毒物質および化合物、具体的には重金属および重金属化合物を海水中に放出することが証明され得るため環境保護の観点からもはや受け入れることができず、次第に禁止されてきている。

しかしながら、生物付着からの十分な保護を提供する非有害物質は未だ発見されていない。システムは海洋生物の生物学的付着を防止すべきであると同時に、海洋および海岸の動植物が損なわれないように、システムの作用によって海洋生物をとりわけ傷つけてはならないため、今後もそうした非有害物質が発見される可能性は低いであろう。よって対処すべき問題は内在する矛盾を抱えている。したがって、周囲の淡水または海水の生態系に住む生物に大きな危害を与えることなく、表面に付着した水生生物および海洋生物を選択的に弱める方法を見つけることが必要である。本発明はこのようなアプローチの１技術的解決策を提示する。

水中での空気保持面または気体保持面の使用は、本明細書で提案される方法および本発明に係る装置の基礎となる。並行して提出された発明によると、気体層を水面下の表面に保持すること、および布、多孔層、または小開口部またはノズルを介して気体を目的にかなった方法で気体層に導入することは技術的に可能であるため、保護対象の表面に上記種類の気体保持面または層を設けて、まずは気体層自体によって簡易に生物系と保護対象表面との間の接触を抑制することが自明である。このような機械的接触は接着のための開始点として必要であるが、空気層または気体層によって中止される。

しかしながら、こうした接触、最終的には付着が、たとえば衝撃や激しい摩擦などから生じる場合、環境上有害な化学物質の使用を回避するため、海洋生物を物理的に駆除する別の手段を規則的または不規則的な時間間隔で、あるいは要求に応じて、すなわち生物学的付着の開始または存在時に追加で実行することができ、以下の２つの方法が特に好都合である。（ｉ）海洋生物と弾性毛の移動によって海洋生物の付着した表面との接着接触を、衝撃波および超音波によって機械的に低減または排除する、（ｉｉ）付着細胞層の熱破壊のために局所加熱する（具体的には、抵抗加熱、誘導加熱、マイクロ波加熱、または前記方法の組み合わせ）。

該方法の好適な変形では、表面に空気を保持する効果を有する構造（毛、繊維など）は導電性を有し、直接加熱される。代替として、またはさらに、表面、特に本特許と並行して提出された発明で請求される通気組織は導電性を有し、局所加熱することができる。

該方法の別の変形では、たとえば、紫外光などの放射線を空気保持表面と組み合わせて使用することができる。

任意の変形および特徴は、
・金属表面構造の使用
・淡水中の方法および装置の使用
・有毒の、抗生物質の、殺生物性の、重金属含有の、およびその他のラッカー、コーティング、塗料を伴う方法および装置の使用
・毒性のないラッカー、コーティング、塗料を伴う方法および装置の使用
・船舶やボートなどの摩擦低減用の気体層の使用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・淡水、半塩水、または海水中の本発明に係る上述の技法、方法、装置の使用
・船舶表面だけではなく、水と接触するその他の技術部品の外表面および内表面、対応する水中の壁や構造など、およびパイプライン、槽などに対する本発明に係る上述の技法、方法、装置の使用
に関する。

言い換えると、本願の（好適な）主題は以下のように説明することができる。

主題１は、永続的または間欠的に全部または一部が液体にさらされる表面または界面を腐食、薬品腐食、および／または（生物）付着から保護するコーティングに関し、表面または界面は液体中で連続または不連続に、永続的または間欠的に存在する気体層を液体中で保持するように被覆され、前記気体層が表面を腐食、薬品腐食、および／または（生物）付着から保護することを特徴とする。

主題２は主題１によるコーティングに関し、付着からの保護が、生物付着、具体的には藻類、二枚貝および／またはその他の海洋生物の微小付着、大規模付着、侵食の形態、あるいはそれらの形態の組み合わせに関することを特徴とする。

主題３は主題１または２によるコーティングに関し、気体層自体によって永続的または間欠的に全部または一部を被覆されて使用されるコーティングは、殺生物剤、ＴＢＴ、銅、銀、重金属または金属化合物、金属錯体、金属合金、またはその他の付着低減成分または混合物を備え、前記物質の放出速度（単位時間および単位面積当たりに放出される前記物質の量）が気体層によって低減されることを特徴とする。

主題４は主題１によるコーティングに関し、表面保護用のコーティングは、船舶、ヨット、ボート、その他の船、または海洋に設置される技術設備および構造、具体的には油プラットフォーム、沖合風力タービン、鋼構造、コンクリート構造、または海または淡水中に位置固定して、または位置固定せず設置されるその他の技術設備、ブイ、管およびケーブル、駆動装置、船舶表面、船舶プロペラおよび制御装置、間欠的または永続的に水中にある、あるいは水に洗われる窓など、船舶舵、投光照明、その他の発光機能ユニットの表面に塗布されることを特徴とする。

主題５は主題１によるコーティングに関し、連続または不連続の、永続的または間欠的に存在する気体層の気体は空気、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、またはこれらの気体の混合物であり、および／または液体は水、塩水、海水、またはアルコール、または水溶液またはアルコール溶液であることを特徴とする。

主題６は主題１によるコーティングに関し、コーティングは表面構造、柱、毛、スタッズを備えることを特徴とする。

主題７は主題１または６によるコーティングに関し、コーティング表面構造、柱、毛、スタッド、またはその他の構造が０．０２ｍｍ〜２ｍｍの高さを有し、親水性のパッチ、端面、または側面を備えた、あるいは備えていない疎水性表面を有することを特徴とする。

主題８は主題１によるコーティングに関し、気体保持コーティングはパイプラインまたは化学反応用の反応容器の外部または内部、もしくは液体保管用の容器の内部に塗布されることを特徴とする。

主題９は主題１によるコーティングに関し、サンショウモ効果やマツモムシ効果を用いて、あるいは階層的に構造化された表面によって空気が保持されることを特徴とする。

主題１０は主題１によるコーティングに関し、不連続気体層が表面コーティング上の規則的、部分的に規則的、または不規則的な配列の気泡から成ることを特徴とする。

図１８は、動作使用中に水と対面する親水性先端領域を任意で有する複数の疎水性凸部を備えた気体保持層の好適な設計を示す。気体保持層は任意で殺生物剤または銅を備えるラッカーに配置される。

液体中に気体層を獲得する装置
要約すると、１側面は、船舶やパイプラインの摩擦低減、および曇り、（生物）付着、腐食、薬品腐食からの表面保護のために高い技術的関心が寄せられる液体中表面の気体層について述べている。

適切な表面構造を使用することで、表面に接着する気体層または気泡層は液体中に同伴させることができる。問題は、前記種類の気体層が、限られた時間だけ安定し、その後失われてしまうことである。この問題は、気体を再充填できる層によって解決される。

１側面によると、本発明は以下を組み合わせる。
（１）液体中に気体層または気泡を保持する構造化された層であり、該層は、
（２）たとえば、（ｉ）気体供給ラインまたはダクトおよびノズルまたはマイクロノズル、あるいは（ｉｉ）多孔膜、布、織物システム、フェルトシステム、フロックシステム、または繊維システム、または焼結層、あるいは（ｉｉｉ）たとえばスパッタリング装置によって生成され、好ましくは撥水性表面を有する表面毛または表面構造によって捕捉される（微小）気泡の気体再充填、から成る再充填システムと、
（３）たとえば、（ｉ）気体ポンプ、（ｉｉ）たとえば液体に対して移動する物体または流れによって生成される負圧を利用する自己再充填手段、または（ｉｉｉ）後で構造化された表面によって捕捉される気泡の外部生成用スパッタリング装置、から成る再充填装置と、
を有する。

気体層から失われる気体は再充填することができるため、長期的に気体層が維持され、所望の機能を果たす。１変形では、再充填の需要はセンサによって測定され、層への気体の再充填が自動的に実行される。

水面下の表面の空気層はたとえば特に、液体中表面の堆積物および不所望の裏層の形成を防止し、液体中表面の汚損防止作用と腐食および薬品腐食からの保護を提供するため、船舶およびパイプラインシステムとパイプラインにおける摩擦を低減する点で技術的な関心度が高く、いずれのケースでも液体中に気体層、気泡層、または気体ポケットを保持するコーティングを使用する。

表面が気体雰囲気から生じる液体、たとえば空気から生じる水に浸漬している場合、適切な表面構造の使用により、布、構造化および／または機能化コーティング、たとえば、ミズグモやオオサンショウモまたはマツモムシの例に基づく生物学的な発想のコーティングを用いて液体中に空気などの気体層を同伴させることができる。問題は、このような通常１μｍ〜１ｍｍ厚の空気層が限られた時間しか表面に接着せず、その後、気体層からの気泡の排出という形態で失われることだけである。

本発明は、以下の３つのうち少なくとも２つを組み合わせた本発明に係る装置を使用して前記問題を解決する。
（１）液体中に気体を保持する構造化された層または液体中に気泡または気孔を保持する構造化された層（図１９〜図２１を参照）であって、この構造化層は、
（２）たとえば（ｉ）気体供給用の供給ラインまたはダクトとノズルまたはマイクロノズル、（ｉｉ）多孔膜、布システム、織物システム、フェルトシステム、フロックシステム、または繊維システムまたは焼結層、あるいは（ｉｉｉ）たとえばスパッタリング装置によって生成される気泡または微小気泡の捕捉装置を用いた表面再充填、から成る再充填ダクトシステムであって、前記捕捉装置がたとえば、親水性中心を伴う、または伴わない撥水性表面を有し、突出する毛、柱、または冠状構造によって、あるいは撥水性コーティングを備えた対応する空洞または窪みを形成することによって、液体からの気泡を捕捉し、気泡を表面に固定または既存の気体層に統合する表面の毛または構造から成る再充填ダクトシステムと、
（３）たとえば（ｉ）ポンプまたはその他の活性再充填装置、（ｉｉ）たとえば、液体に対して移動する船によって生成される負圧、または固定ブイ、測定ステーション、壁などに対する液体流によって生成される負圧（圧力差は流速ｖ＝０．５・液体密度・ｖ^２によって生成される）を利用する自己再充填手段、あるいは（ｉｉｉ）後で構造化表面によって捕捉される気泡の外部生成用スパッタリング装置（（２）項を参照）、の形態の再充填装置と、
を有する。

代替として、液体またはそこに投与される固体物質は自身で、または周囲の液体との化学反応によって、気体を放出し、再度気体層または気泡層を蓄積または補足する（「再充填」）ことができる。

気体層から消失した気体は再度充填させることができ、気体層が液体中表面に維持されて、長期間所望の機能を果たす。

気体層は個々の気泡または気孔（空気ポケット）から成る層またはこれらを備える層と置き換えることもできる。

該方法の１変形では、再充填の需要はセンサによって測定され、気体層から消失しつつある、あるいは消失した気体を各センサが関連する領域の全体でまたは選択的に置き換えるため、ポンプまたはスパッタリング装置を始動する、あるいは対応する気体弁を開放することによって気体が再度対応する領域に供給される（「オンデマンド式気体再充填」）。この方法の変形では、再充填の需要はセンサによって測定され、気体層から消失しつつある、あるいは消失した気体は本発明に係る装置を用いて自動的に再充填される。

気体層の最初の蓄積も、このように要求に応じて実行することができるのは自明である。

水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置は、気体消失時、気体透過下層を介して層を再充填することができ、気体透過下層は、布下層、別の織物またはフェルト、フロック材料、多孔性セラミック層、または気体拡散に適したセラミック層、気孔を有する金属層、金属フェルトまたはワイヤメッシュ、半透膜−好ましくは疎水性または超疎水性の−多孔性、微孔性、またはナノ多孔性層（好ましくはポリマー、セラミック材料、金属または複合物を元に構成される）とすることができることを特徴とする。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

問題は、不都合な動作条件下では（船舶コーティングなどの場合、高波や波の衝撃）、あるいは比較的長期間にわたる場合、部分的または完全な、局所的または広範な気体消失が何箇所かでまたは全体にわたって発生することである。

本発明に係る方法と本発明に係る装置では、面状素子（本発明の主題）が装置と共に使用され、前記素子は部分的または完全な気体消失後、再度気体を充填させることができる。水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する本発明に係る装置は、空気消失時、気体透過下層を介して層を再充填することができ、気体透過下層は、布下層、別の織物またはフェルト、フロック材料、多孔性セラミック層、または気体拡散に適したセラミック層、気孔を有する金属層、金属フェルトまたはワイヤメッシュ、半透膜−好ましくは疎水性または超疎水性の−多孔性、微孔性、またはナノ多孔性層（好ましくはポリマー、セラミック材料、金属または複合物を元に構成される）とすることができる。

該方法の１変形では、並行して提出された発明に記載されるような通気組織が気体の再充填に使用される。

任意の変形および特徴は、
・気体層の上記充填（「再充填」）と気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などとの組み合わせ
・テフロン、ポリテトラフルオロエチレンおよびその派生物、特に前記物質の微粒子およびナノ粒子による表面コーティング
・市販の付着防止スプレーまたは微粒子およびナノ粒子での表面コーティング
・ポリマー、樹脂、ＰＤＭＳ、シリコン、二酸化ケイ素および水酸化ケイ素、金属、鋼および鋼繊維、高純度鋼、エポキシから成る表面構造の使用
・後のテフロンまたはナノテフロンによる表面機能化またはコーティング（たとえば、好適な層厚は０．１５ｎｍ〜５００ｎｍ）を伴う、または伴わない船舶ラッカーなどのラッカーによる表面構造のエンボス加工
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・気体保持面用の疎水性または超疎水性表面と表面構造の使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた毛、柱、冠状構造、卵泡立て器状構造、タレット状構造およびその他の隆起構造の表面への使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた窪み、空洞、穴、凹部、およびその他の凹形構造の表面への使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた、毛、柱、冠状構造、卵泡立て器状構造、タレット状構造およびその他の隆起構造と窪み、空洞、穴、および凹部との組み合わせの表面への使用
・出口開口部への気体供給の制御および／または調節のための、気体層の最初の充填または再充填を実行する弁、貫流レギュレータ、始動素子の使用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

言い換えると、本願の好適な主題は以下のように説明することができる。

主題１は、液体中に気体層を充填および保持する装置および表面コーティングに関し、（ｉ）液体中に浸漬したとき、連続または不連続の気体層を永続的にまたは少なくとも短期間（後者の気体層、すなわち不連続気体層はたとえば規則的または不規則的に配列された気泡または気孔から成り、気孔または空気ポケット、すなわち小ポケットは表面形状に沿って液体中の気体で満たされる）保持させることのできる構造を有する構造化された表面、表面コーティング、または布コーティングであり、表面構造は規則または不規則な地形的構造（「起伏」）、または空間的に変動する化学機能（化学的パターン）、または両者の組み合わせのいずれかである、構造化された表面、表面コーティング、または布コーティング、および（ｉｉ）気体消失時に表面に気体を再充填できる装置であり、（ａ）気体は、液体中を流れ、後で構造化された層によって捕捉される、たとえば小気泡の形態で外部源から供給される、あるいは（ｂ）気体はノズル、気孔、ダクト、構造化された層内または層下のラインシステムなどの層の内部源から供給され、このとき気体はたとえば気体貯蔵槽、加圧気体貯蔵槽、加圧気体ボトルから、またはポンプの助けを借りて供給される、あるいは（ｃ）気体はたとえば水の触媒分解および／または電気化学分解によって直接層で生成される、あるいは（ｄ）気体は液体中に存在する溶解気体の形態で、または気体層に気化し、連続もしくは不連続の気体層の気体もしくは気体の一部、もしくは液体上の気泡もしくは空気ポケットの気体もしくは気体の一部を形成もしくは置換する液体の形態で、直接液体から抽出され（「自己再充填気体層」）、最初の充填または再充填は液体と気体層との間の相対移動、たとえば水に対して移動する船舶によって生じる気体層の負圧などにより実行される、装置から成る。

主題２は主題１による装置の使用およびコーティングに関し、液体に永続的または間欠的に全体または部分的にさらされる前記表面または界面が、液体中の連続または不連続の、永続的または間欠的に存在する気体層によって、（ｉ）たとえば、有機および無機化合物と液体からの生物および生体成分との相互作用による曇り、および／または（ｉｉ）腐食、および／または（ｉｉｉ）液体および／または液体に溶解した気体、分子、錯体、液滴（エマルジョンの場合）または固体粒子による薬品腐食、および／または（ｉｖ）（生物）付着、から保護されることを特徴とする。付着とは、具体的には、藻類、二枚貝、フジツボ、および／またはその他の海洋生物の特に微小付着、大規模付着、侵食などの形態、またはそれらの形態の組み合わせの生物付着を指すことができる。

主題３は主題１によるコーティングに関し、表面保護用の装置およびコーティングは、船舶、ヨット、ボート、その他の船、または海洋に設置される技術設備および構造、具体的には油プラットフォーム、沖合風力タービン、鋼構造、コンクリート構造、または海または淡水中に位置固定して、または位置固定せず設置されるその他の技術設備、ブイ、管およびケーブル、駆動装置、船舶表面、船舶プロペラおよび制御装置、間欠的または永続的に水中にある、あるいは水に洗われる窓など、船舶舵、投光照明、その他の発光機能ユニットの表面に適用されることを特徴とする。

主題４は主題１による装置およびコーティングに関し、連続または不連続の、永続的または間欠的に存在する気体層の気体は空気、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、またはこれらの気体の混合物であり、および／または液体は水、塩水、海水またはアルコール、または水溶液またはアルコール溶液であることを特徴とする。

主題５は主題１による装置およびコーティングに関し、表面コーティングは好ましくは全体または一部に疎水性または超疎水性表面を有する表面構造、柱、毛、スタッドを備え、好ましくは前記表面構造、柱、毛、スタッドなどが好ましくは０．１ｎｍ〜２μｍ厚、特に０．１ｎｍ〜１００ｎｍ厚の疎水性薄コーティングで被覆されることを特徴とする。

主題６は主題１または５によるコーティングに関し、コーティング表面構造、柱、毛、スタッド、またはその他の構造が０．０１ｍｍ〜５ｍｍの高さを有し、親水性のパッチ、端面、または側面を備えている、あるいは備えていない疎水性表面を有することを特徴とする。

主題７は主題１によるコーティングに関し、気体保持コーティングがパイプラインまたは化学反応用の反応容器の外部または内部、あるいは液体保管用容器の内部に塗布されることを特徴とする。

主題８は主題１によるコーティングに関し、空気がサンショウモ効果またはマツモムシ効果を利用して、あるいは階層的に構造化された表面を用いて保持されることを特徴とする。

主題９は主題１による装置およびコーティングに関し、表面コーティングは布、織物、繊維合成物、または気体透過性コーティング、半透膜、または微孔性またはナノ多孔性層を含み、気体供給および／または再充填は布、織物、繊維合成物、または気体透過性コーティング、半透膜、または微孔性またはナノ多孔性層における気孔およびダクトを通じて実行されることを特徴とする。

主題１０は主題１による装置およびコーティングに関し、表面の気体層の（再）充填または気体の再充填が、小型ノズルまたはマイクロノズル、好ましくは、構造化された表面の表面構造に埋め込まれたノズルまたはマイクロノズル、特に好ましくは、表面層の窪み、たとえば毛、柱、またはその他の隆起表面構造の基部に位置する、ノズルまたはマイクロノズルを介して行われることを特徴とし、好適な変形では、構造または柱自体が気体供給ノズルまたはマイクロノズルとして機能することができる。

図１９ａは卵泡立て器状素子から成る表面構造を示す。図１９ｂは冠状素子から成る表面構造を示す。図１９ｃは疎水性毛から成る表面構造を示す。図１９ｄはタレット状素子から成る表面構造を示す。

図２０は船舶壁上の表面被覆または気体保持層の配置を示し、気体保持層は水回避側から気体を供給される。

図２１は窪みから成る表面構造を示す。図２２は同様に窪みから成る表面構造を示し、表面は任意で疎水性コーティングが施される。

液体中の気体層を適用する機能素子
要約すると、１側面は、船舶およびパイプラインでの摩擦低減、および曇り、（生物）付着、腐食、薬品腐食からの表面保護のために技術的関心が非常に高い、液体中の表面の気体層について説明している。

適切な表面構造の使用によって、表面に接着する気体層または気泡層を液体中に捕捉することができる。問題は、このような表面は複雑な構造をとることが多く、たとえば船舶コーティング用に要求されるように広大な面積にわたって製造することが往々にして難しい点である。造船所や沖合プラットフォームなどでの直接製造もやっとのことで可能である。

上記問題は、モジュール式キャリアへの前記構造化された気体保持面の適用またはキャリア自体の表面構造によって解決され、前記モジュール式キャリアは、好ましくはポリマー、セラミック、金属（鋼、銅、銀など）、布、多孔性材料、半導体材料、またはその他の材料から成り、空気層を保持する構造化された表面または階層的に構造化された表面を有する剛体または弾性または延性「タイル」または「スラブ」あるいは箔または箔素子とすることができる。その後、モジュール式キャリア自体が基表面に施され、接着され、ネジ止めされ、セメント接合され、ハンダ付けまたは溶接され、あるいは熱処理によって可逆的にまたは非可逆的に接続される、あるいは液体中に気体層を設ける製品または物体の表面に何らかの別の方法で固定される。

１側面は、摩擦低減特性もしくは汚損防止特性、または液体中に気体を保持する特性、あるいは気体層を生成もしくは蓄積する特性を備えた素子をモジュール装着することに関する。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

問題は、部分的に複雑な表面構造を可逆的かつ遡及的で安価に適用することである。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、上述の表面特性を有し、船舶の外部またはパイプラインの内部などの表面に遡及的にもたとえば接着剤によって貼付できるモジュール式面状素子（本発明の主題）が使用される。

任意の変形および特徴は、
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面コーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・銅または銀から成る表面および／または表面構造の使用
・鉄または鋼から成る表面および／または表面構造の使用
・コーティングを伴う、または伴わない鉄または鉄合金、鋼または高純度鋼から成る表面、表面構造、柱、棘、織物、繊維構造、繊維フェルト、メッシュの使用。コーティングを伴う場合、好ましくは薄ポリマーコーティング
・セラミック表面構造の使用
・ポリマー、樹脂、エポキシから成る表面および／または表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
・気体層の上記充填（「再充填」）と気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などとの組み合わせ
・テフロン、ポリテトラフルオロエチレンおよびその派生物、特に前記物質の微粒子およびナノ粒子による表面コーティング
・市販の付着防止スプレーまたは微粒子およびナノ粒子での表面コーティング
・ポリマー、樹脂、ＰＤＭＳ、シリコン、二酸化ケイ素および水酸化ケイ素、金属、鋼および鋼繊維、高純度鋼、エポキシから成る表面構造の使用
・たとえばテフロンまたはナノテフロンによる後の表面機能化またはコーティング（好適な層厚は０．１５ｎｍ〜５００ｎｍ）を伴う、または伴わない船舶ラッカーなどのラッカーによる表面構造のエンボス加工
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・船舶表面コーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・気体保持面用の疎水性または超疎水性表面と表面構造の使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた毛、柱、冠状構造、卵泡立て器状構造、タレット状構造およびその他の隆起構造の表面への使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた窪み、空洞、穴、凹部、およびその他の凹形構造の表面への使用
・気体を前記構造または前記構造間に保持するため、好ましくは撥水性コーティング（液体が水の場合は疎水性または超疎水性コーティング）を設けた、毛、柱、冠状構造、卵泡立て器状構造、タレット状構造およびその他の隆起構造と窪み、空洞、穴、および凹部との組み合わせの表面への使用
・出口開口部への気体供給の制御および／または調節のための、気体層の最初の充填または再充填を実行する弁、貫流レギュレータ、始動素子の使用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

水面下の空気層またはより一般的には液体中の気体層を保持する装置は、気体層が個々の「室」に分割されることを特徴とし、面状素子は縁部で、比較的密な毛の区域、高密度配置内の親水性網またはピン、または突出する親水性壁、すなわちある程度上方に突出する親水性壁によって縁部領域における気体の脱出から特に保護される。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

しかしながら、以下のような問題がある。
（ｉ）空気がコーティングの縁部で逃げる。
（ｉｉ）気体層で覆われる表面が広大である場合、層の異なる地点間で相当大きな圧力差が生じることが多い。１例が水中の縦壁である。水の深度に伴い線形に増大する静水圧のため、表面の異なる地点は異なる静水圧を受ける。表面に気体保持層が設けられ、液体中で気体層に被覆されている場合、気体は高圧領域から低圧領域へ強制的に移動させられる。よって、一定厚の気体層が形成されず、さらに深刻なことに、比較的高圧の区画の気体層は最終的に脱出する。
（ｉｉｉ）たとえば、表面の異なる位置での周囲液体の異なる流速により、層内の圧力勾配が静水圧でなく動的圧力差に基づく場合、同様の問題が存在する。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、上記の問題は、気体保持面が連続気体層を保持せず、その代わりに気体層が個々の「室」に分割されることによって解決され、気体流に対して封止されるそれらの室は、それぞれ十分に小さく、具体的には重力圧力勾配が存在する場合に縦方向に十分小さいため、室内の圧力差は室内気体の相当に不均等な分布、すなわち空気層厚の大きな差を回避できるほど小さい。

本発明に係る別の方法および本発明に係る別の装置では、さらに、気体保持面の縁部と個々の室の縁部が縁部での気体の脱出から特別な手段によって保護され、前記手段は気体保持構造の面密度の増大、親水性ピンの拡張、線形に広い構造の使用、範囲を区切る網、毛、またはピンの特殊親水性コーティングなどである。

任意の変形および特徴は、
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなど（以下「空気タイル」とも称する）の形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面コーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

空気タイルの新規なコンセプト
−液体中の気体層を保持するタイルおよび箔または箔素子
−任意のサイズの滑らか、粗い、湾曲または非湾曲表面にモジュール式で可撓に適用可能である
−既存の表面に容易に適用可能である
−液体中に空気層、より一般的には気体層を有するタイル
−モジュール式
−既存の表面に容易に適用可能である。
−水などの液体中に気体層を保持または蓄積する任意の所望の形状のタイル、すなわち面状素子
−上記素子の配置
−上記素子を外表面または内表面に有する船舶またはパイプラインなどの装置
−水などの液体中に気体層を保持または蓄積する任意の所望の形状のタイル、すなわち面状素子
−上記素子の配置
−周期的配置で領域全体を完全に被覆する面状素子
−上記素子を外表面または内表面に有する船舶またはパイプラインなどの装置
−タイル内に大きな圧力勾配が存在しない
−タイル内の静水圧差が最大限でも液体密度×タイルの高さ×重力加速度である
−縁部効果に起因する問題がタイル内の区分および縁部封止によって解決される
−再充填可能気体層を有するシステムの場合、供給ラインまたは気体充填システムをモジュールまたはモジュール式キャリアに組み込むことができる
−モジュールの概念
−簡易な組立
−損傷タイルの簡易な交換
−可撓キャリアにより、湾曲面にも適用可能である
−可逆性コーティング
−接着および剥離が既に技術的に実現されている
−特定の船舶構造を必要としない
−特別な基盤表面を必要としない
−巨大な改装市場に非常に適する
−新たな船舶用

空気タイルの新規なコンセプト
−部分コーティングも可能である
−短い組立期間
−広範な船舶サイズに適する
−高級化を非常に簡易に実現できる
−大単位量の個々のタイルまたは箔素子または箔ロールのみで、大きな表面を作製する必要がない
−空気保持層、キャリア材料、接着剤に関しては広範な材料が採用できる
−これにより、周囲条件（淡水、塩水など）に簡易に対応可能である
−個々の素子（好ましくは０．２ｃｍ×０．２ｃｍ〜１０ｃｍ×１０ｃｍ）はキャリア素子（「空気タイル」または「タイル」）の表面内を、好ましくは親水性の終端縁部によって空気保持表面単位として区切る
−概念：室間の空気交換を防止するように区切る室を生成する
−空気タイル（各タイル内に室のアセンブリ）の好適なサイズは１０ｃｍ×１０ｃｍ〜１００ｃｍ×１００ｃｍ、空気タイルのアセンブリで広い面積を被覆する
−要求に応じて空間選択的なモジュール式コーティングでの摩擦低減
−実際の動作条件下での空気保持
−モジュール式アプローチにより、船舶などの被覆対象の様々な地点で、様々なコーティングを有する様々な種類のタイルまたは箔または箔素子を、局所的に必要な機能や局所的に優勢な圧力および流れ状態（空気保持のため）および光状態（生物付着に関連）に応じて同時に装着することができる

モジュールの概念
−簡易な組立
−損傷タイルの簡易な交換
−別の利点：表面コーティングの生産位置が、表面コーティングを表面に塗布する地点、たとえば船舶から隔離される。液体中に気体を保持する部分的に複雑な構造を備えた表面を製造するには、被覆される船舶に隣接する製造施設や、さらには沖合の海上などでは容易に実現できない特別な製造工程を必要とするため、この点が重要である。
−別の利点：小型のタイルまたは箔素子または箔網のみで極大表面を生産する必要がないために生産工場が小型化される
−別の利点：被覆対象の表面のサイズが生産工場のサイズによって制限されない。十分な数の小型タイルで、任意のサイズの表面を被覆することができる。
−二次的利点：個々のタイルまたは個々の箔網または個々の箔素子（＝特定のサイズおよび形状の１表面素子）よりも大きな表面に拡大するための製造工程を必要としない
−有毒でない
−安価である
−軽量
−視覚的に魅力的であり、船舶の外観（色や外見など）に適合可能である
−不燃性および難燃性である
−他の摩擦低減技術（サメの皮膚／イルカの皮膚、疎水性または超疎水性表面などを有するタイル）に基づくタイルと容易に組み合わせることができる
−装着工程中に特定の専門知識を必要としない
−特別な装備を必要としない
−船舶上で特殊機械を用いて面倒な特殊コーティングを行うのではなく、工場で規格品を安価に大量生産できる

目的：水面下の永続的空気層
内容：人工表面上の空気保持
空気保持：
−永続的または一時的に有限
−負圧
−流量勾配

利点と特性
−任意の対象のサイズおよび形状に適合可能なモジュール式生産。表面を完全に被覆することができる。
−永久的空気保持
−負圧下の空気保持
−流量勾配での空気保持

図２３は、気体保持層が水の影響から船舶壁を保護するように複数のタイル６またはスラブ（「空気タイル」）を設けた壁を有する船舶２’を示す。

図２４は、相互に気体保持層１０の複数の領域を流体分離する隔壁４２を有する表面被覆またはタイル６を示す。

図２５はタイルまたはスラブ（「空気タイル」）を示す。

図２６は、タイル６またはスラブ（「空気タイル」）を設けた船舶壁の断面図である。

空気保持面または気体保持面の使用
要約すると、１側面は、液体による、または可能性のある反応性固体粒子を含め液体に含まれる成分、イオン、または添加物および構成成分による腐食から表面を保護するために、水またはその他の液体中で空気保持面または気体保持面を使用することについて述べている。

表面の腐食保護は技術上非常に重要である。具体的には、水、特に塩水などの液体中の固体本体表面、たとえば金属表面は激しく腐食する。腐食防止ラッカーコーティングが有効ではあるが、大きな欠点も伴う。具体的には、（ｉ）時間の経過と共に、ラッカーが砕けたり割れたりして剥離する、（ｉｉ）水中に毒性成分を放出することが多い、（ｉｉｉ）比較的高い温度範囲での用途ではごく限られた長期的温度抵抗しか得られないことが多い、（ｉｖ）特に酸、塩水、強酸化剤、または強還元剤などの化学的に侵襲性の強い媒体下での使用の際、液体媒体への耐性が十分ではない。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、上記の４つの問題は液体媒体と容器、パイプ、またはその他の壁との接触を完全に絶つことによって解決され、代わりに、空気（またはその他の気体）を含むコンテナおよび容器が使用される。すなわち、実際の容器壁またはパイプ壁またはその他の境界との間に気体（好ましくは所与の化学的環境において不活性である）から成る層が気体層として表面に適用されることで、反応液体と容器壁との接触が防止され、表面に気体層を永続的に適用するため、たとえば、サンショウモまたはマツモムシ効果を利用する気体保持コーティングが施される。

任意の変形および特徴は、
・気体交換、反応気体（試薬）の導入、反応生成物の除去、または清掃および洗い流しのための気体層の利用
・可撓気体保持面素子の適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・摩擦低減のために液体中での前記気体層または前記パターンの気孔または気泡の使用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

液体中の気体を保持する表面は、好ましくは高純度鋼から成る金属ピン（適用される表面に対して垂直または斜めに立つ小金属バーまたは突起またはワイヤ）の周期的または非周期的アレイを用いて、気体層補充用の毛細管を伴い、または伴わず、疎水性金属ピンの端部に親水性領域を形成するサンショウモ効果を伴い、または伴わずに作製される。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

問題は、たとえば機械的および化学的に過酷な深海輸送の動作条件下で長い耐用年数を発揮するように、オオサンショウモまたはマツモムシの例に基づきこのような表面を技術的に実現することにある。たとえば、動作条件として、
・激しい大波や高波の際のコーティングの機械的安定性を確保する必要がある
・海水腐食作用への耐性を必要とする
上述の２つの条件を満たす理想的な材料は高純度鋼である。したがって、本発明に係る方法および本発明に係る装置では、水中で空気を保持する層は、空気層保持のために表面に適用される層の主要要素、好ましくは毛、柱、またはその他の構造が鋼、好ましくは抗錆高純度鋼から成るように設計される。

別の利点は、該方法の１変形において、空気保持構造が全部あるいは一部高純度鋼管として形成され、その側面または端部に開口部を配置し、その開口部を通じて気体消失時に空気層または気体層に気体を補充（「再充填」）することができる点である。

別の変形または特徴は、
・金属チップまたは鋼チップの適用
・小金属ピンのアレイの適用
・鋼、鉄および鉄合金、またはその他の金属または炭素繊維の空気保持構造としての使用
・金属フェルトまたは金属ワイヤメッシュまたは織物の使用
・金属表面のエンボス加工またはその他の機械加工による金属表面構造の使用
・薄および超薄鋼シートの使用を含め、エンボス加工された、あるいはその他の構造化された金属シートまたは金属箔の使用
・液体中で、連続気体層ではなく規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面構造の使用
・液体内の摩擦低減用の使用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

液体の固化、たとえば水の凍結の場合に固体の壁または容器表面への接着を防ぐため、空気保持面または気体保持面が水またはその他の液体中で使用される。

たとえば製氷器または冷蔵庫の製氷室などにおける、水などの媒体が固化のために導入される容器は通常、（ｉ）固化工程中の熱収縮または熱膨張と、（ｉｉ）固化媒体の容器壁への接着という２つの問題を抱える。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、接着の問題は、容器に気体保持コーティングを施し、液体自体を容器またはパイプ壁と接触させないことによって解決される。気体保持構造が弾性であり、好ましくは表面に対して傾斜するように形成され、相変化の際に、構造の変形、傾斜角の変化、層の気体量の同時変化による拡張および収縮を相殺することができるほど長い場合は、問題（ｉ）が解決される。代替として、気体保持コーティングを担持するゴムやシリコンゴムなどから成る弾性容器壁を使用することができる。

別の変形または特徴は、
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・容器壁および表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・パイプまたは化学反応容器におけるコーティングとしての使用
に関する。

水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置は、気体層が連続形状ではなく表面上の所定地点での小気泡アレイ形状であることを特徴とする。好適な実施形態では、気泡は、その地形的構造および／または表面の化学機能により、エネルギーの観点から気泡が安定するように表面の所定地点に形成される。該方法の好適な変形では、気泡が形成される予定の地点に核生成中心が形成され、核生成中心は、たとえば、表面における局所粗度の増大または化学的不均質性のため、所定位置で気泡を形成する活性エネルギーが局所的に減少する事実を特徴とする。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

しかしながら、以下のような問題がある。
（ｉ）空気がコーティングの縁部で逃げる。
（ｉｉ）気体層で覆われる表面が広大である場合、層の異なる地点間で相当大きな圧力差が生じることが多い。１例が水中の縦壁である。水の深度に伴い線形に増大する静水圧のため、表面の異なる地点は異なる静水圧を受ける。表面に気体保持層が設けられ、液体中で気体層に被覆されている場合、気体は高圧領域から低圧領域へ強制的に移動させられる。よって、一定厚の気体層が形成されず、さらに深刻なことに、比較的高圧の区画の気体層は最終的に脱出する。
（ｉｉｉ）たとえば、表面の異なる位置での周囲液体の異なる流速により、層内の圧力勾配が静水圧でなく動的圧力差に基づく場合、同様の問題が存在する。
（ｉｖ）課題は、部分的に複雑な表面構造を可逆的かつ遡及的で安価に適用することである。
（ｖ）空気層の再生、理想的には自己再生を実現する簡易な手段も求められる。

本発明に係る方法と本発明に係る装置では、連続空気層または空気層の室の代わりに、好ましくは表面構造に誘導されるように所望の位置に形成される個々の気泡の配置が利用される。この目的で、水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置が製造および使用され、気体層が連続形状ではなく表面上の所定地点での小気泡アレイ形状であることを特徴とする。好適な実施形態では、気泡は、その地形的構造および／または表面の化学機能により、エネルギーの観点から気泡が安定するように表面の所定地点に形成される。該方法の好適な変形では、気泡が形成される予定の地点に核生成中心が形成され、核生成中心は、たとえば、表面における局所粗度の増大または化学的不均質性のため、所定位置で気泡を形成する活性エネルギーが局所的に減少する事実を特徴とする。

上述の装置の１変形では、上述の表面特性を有し、船舶の外部またはパイプラインの内部などの表面に遡及的にもたとえば接着剤によって貼付できる面状素子（並行して提出された発明の主題）が使用される。

別の変形または特徴は、
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置は、液体中の気体層が自主的に形成される、すなわち水面下の空気層を導入する必要がなく、その代わりに、連続または不連続の気体層（後者の場合、表面の気泡形状）が液体に溶解する気体分子の利用または負圧下の液体の蒸発を通じて自発的に形成されることを特徴とし、
地形的構造および／または化学的構造によって、液体の進入が高レベルの表面エネルギーを消費するために、液体中に無液体領域（「空気ポケット」）が自発的に形成されることを特徴とし、該方法の１変形では、特定の形状の毛または突起、好ましくは非濡性の毛、またはその他の構造の、形成した気泡の全部または一部を囲む開放または閉鎖「冠」を形成する表面上における周期的または非周期的配列によって、自発的に形成されることを特徴とする。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

問題は、不都合な動作条件下で（船舶コーティングなどの場合、高波や波の衝撃）、あるいは比較的長期間にわたる場合、部分的または完全な、局所的または広範な気体消失が何箇所かでまたは全体にわたって発生することである。

その後の気体の人工的な補充または再充填は面倒であり、監視を要し、充填および監視用の適切でおそらくは高額な装置、また空気層の室構造の場合は各室用の充填設備すら、さらには気泡構造の場合は各気泡用の充填設備すら必要とする。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、前記問題は水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置の使用によって解決され、液体中の気体層が自主的に形成される、すなわち水面下の空気層を導入する必要がなく、その代わりに、連続または不連続の気体層（後者の場合、表面の気泡形状）が液体に溶解する気体分子の利用または負圧下の液体の蒸発を通じて自発的に形成されることを特徴とし、地形的構造および／または化学的構造によって、液体の進入が高レベルの表面エネルギーを消費するために、液体中に無液体領域（「空気ポケット」）が自発的に形成されることを特徴とし、該方法の１変形では、特定の形状の毛または突起、好ましくは非濡性の毛、またはその他の構造の、形成した気泡の全部または一部を囲む開放または閉鎖「冠」を形成する表面上における周期的または非周期的配列によって、自発的に形成されることを特徴とする。

上述の装置の１変形では、上述の表面特性を有し、船舶の外部またはパイプラインの内部などの表面に遡及的にも、たとえば接着剤によって貼付できる面状素子（並行して提出された発明の主題）が使用される。

別の変形または特徴は、
・気体層の上記自己充填と気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などとの組み合わせ
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

液体中に空気または気泡（「空気ポケット」）を保持する装置は、直接表面上にある開放または閉鎖冠状構造の毛またはその他の単純な湾曲毛群が使用されて、その毛が群として、流れる媒体中でまたは浮力に対抗して空気または気泡を液体中で包囲し確実に保持する冠、すなわち開放「容器」を形成することを特徴とする。好適な実施形態では、毛表面に疎水性または超疎水性表面もしくは表面コーティングが施され、好ましくは機械的負荷下で気泡と共に変形する弾性毛が設けられる。さらに、本発明の１変形では、冠内の気泡から発生する気体層の自発的または人工的補充のために、冠内の気泡が核中心として使用される。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

問題は、所定位置での核生成の制御と個々の気泡の保持、および外部の力に対する確実な保持である。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、液体中に空気または気泡（「空気ポケット」）を保持する装置が製造および使用され、直接表面上にある開放または閉鎖冠状構造の毛もしくはその他の単純な湾曲毛群が使用されて、その毛が群として、流れる媒体中でまたは浮力に対抗して空気または気泡を液体中で包囲し確実に保持する冠、すなわち開放「容器」を形成することを特徴とする。好適な実施形態では、毛表面に疎水性または超疎水性表面もしくは表面コーティングが施され、好ましくは機械的負荷下で気泡と共に変形する弾性毛が設けられる。さらに、本発明の１変形では、冠内の気泡から発生する気体層の自発的または人工的補充のために、冠内の気泡が核中心として使用される。

該方法の１変形では、表面には直接配置されず、多芯または二叉分岐茎の茎端に配置される開放または閉鎖冠（開放または閉鎖「卵泡立て器状構造」）が使用される。

上述の装置の別の変形では、上述の表面特性を有し、船舶の外部またはパイプラインの内部などの表面に遡及的にも、たとえば接着剤によって貼付できる面状素子（並行して提出された発明の主題）が使用される。

別の変形または特徴は、
・冠状構造を形成する弾性毛または構造の使用
・全体的または部分的に疎水性または超疎水性表面を有する、あるいは疎水性または超疎水性コーティングを全体的または部分的に設けた毛または冠の使用
・開放または閉鎖冠状構造の使用
・気体保持下層（「通気組織」）と組み合わせた使用
・ポリマー、金属、またはセラミック材料からの冠状構造の製造
・変換工程無し、あるいは変換工程後、マスタ構造の成形および／または３次元レーザ加工、もしくは３次元レーザ加工またはレーザリソグラフィによるマスタ構造の製造、およびその後のマスタ構造の成形による冠状構造の製造
・気体層の上記自己充填と気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などとの組み合わせ
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則または不規則パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置は、空気を保持する層下に、マツモムシまたはオオサンショウモの例に基づき、たとえば、空気層に機械的負荷がかかる際に空気貯蔵庫として機能することのできる多孔性、微孔性、またはナノ多孔性で、疎水性または超疎水性の層が配置されるため、空気層が放出されずに空気貯蔵層へと強制的に送られて、負荷の作用の停止後、再度部分的または完全に放出されることを特徴とする。

水などの液体中での気体層の保持には、高い技術的関心が寄せられる。このような表面は、たとえば船舶コーティングの分野で、特に摩擦低減および汚損防止効果のために使用される可能性が大きい。

このような表面は既に実験室規模で作製されている。中でも、サンショウモ効果、マツモムシの例に基づく階層構造、サメの皮膚およびイルカの皮膚効果の実現に成功している。

問題は、不都合な動作条件下では（船舶コーティングなどの場合、高波や波の衝撃）、あるいは比較的長期間にわたる場合、部分的または完全な、局所的または広範な気体消失が何箇所かでまたは全体にわたって発生することである。

その後の気体の人工的な補充または再充填は面倒であり、監視を要し、充填および監視用の適切でおそらくは高額な装置、また空気層の室構造の場合は各室用の充填設備すら、さらには気泡構造の場合は各気泡用の充填設備すら必要とする。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、層に圧力負荷がかかる場合の空気消失は、保護的な脱空気装備を設けることによって防止される。これは水面下の空気層または一般的には液体中の気体層を保持する装置の使用によって達成され、この装置は、空気を保持する層下に、マツモムシまたはオオサンショウモの例に基づき、たとえば、空気層に機械的負荷がかかる際に空気貯蔵庫として機能することのできる多孔性、微孔性、またはナノ多孔性で、疎水性または超疎水性の層が配置されるため、空気層が放出されずに通気組織へと強制的に送られて、負荷の作用の停止後、再度放出されることを特徴とする。

上述の装置の別の変形では、上述の表面特性を有し、船舶の外部またはパイプラインの内部などの表面に遡及的にもたとえば接着剤によって貼付できる面状素子（並行して提出された発明の主題）が使用される。

別の変形または特徴は、
・極細毛またはワイヤを「毛皮」状に密配列した空気貯蔵層の使用
・極細毛またはワイヤを無秩序に、または好ましくは有向的に繊維を配置したフェルトまたは繊維網状組織状に密配列した空気貯蔵層の使用
・上述したような空気貯蔵層の使用。フェルトまたは繊維網は布繊維または金属ワイヤから構成される。
・多孔性、微孔性、またはナノ多孔性材料から成る空気貯蔵層の使用
・上述したような空気貯蔵層の使用。多孔性材料はポリマー、金属またはセラミック材料である。
・上述の空気貯蔵層の使用。多孔性材料がポリマー混合層であり、好ましくは相分離を伴う層形成工程後、そこからポリマー成分のうち１つが選択溶媒によって除去され、このようにして多孔層は製造された後、気孔内表面および／または層表面の追加の疎水化を伴いまたは伴わずに空気貯蔵庫として機能する。
・２つの成分のうち１つとして金属またはセラミック層を作製し、その後の熱処理によって多孔性金属またはセラミック層を作製するための前駆体の使用
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

空気または気体球から成る玉軸受け：好ましくは「空気ポケット」、隙間、または締付手段に気泡を配置するコーティングまたは部分コーティングにより液体中表面の摩擦を低減し、気泡はエネルギーの側面から好適であり、分離しないように固定され、表面に直接配置されるがそれ自体は次に毛端、ロッド、小板バネ、またはその他の保持手段に配置することができる。前記種類の気体球から液体中に転がり軸受け、減摩軸受け、平軸受けが形成され、ピン止めされた気体球は従来の玉軸受け内の球の機能を果たし、自己再充填、摩耗防止、機械的摩滅に対する無限の耐用年数という利点を有し、さらには摩損される粒子（懸濁液中で保持しなければならず、別の機械的摩耗を招き、堆積する可能性があり、機械可動部品の耐用年数を制限する固体部分を形成する）がなく、潤滑剤（油などは劣化し、交換しなければならず、有毒で、生物と相容れず、処分の必要がある）が要らないという利点もある。

たとえば、転がり軸受け、減摩軸受け、平軸受けなど、耐用年数が長く、摩耗や摩擦が少なく、具体的には始動時の接着摩擦や長期停止期間の軸受けの損傷が発生しない軸受けの開発は技術上の課題である。磁気軸受けは高価であり、あらゆる周囲条件下で使用できるわけではない。

特に液体中では、中でも腐食性液体（塩水など）または化学反応性の高い液体（酸、塩水、酸化剤）が存在する場合、実際の技術上の問題が生じる。

本発明に係る方法と本発明に係る装置では、この問題は、空気または気泡から成る玉軸受け、減摩軸受け、平軸受けの使用と上記球の配置（平軸受けの場合、たとえば液体中の気体（気泡）から成る球で被覆される平坦表面）とを通じて解決される。液体中表面の摩擦は、好ましくは「空気ポケット」、隙間、または締付手段に気泡を配置するコーティングまたは部分コーティングにより低減される。気泡はエネルギーの側面から好適であり、分離しないように固定され、表面に直接配置されるがそれ自体は次に毛端、ロッド、小板バネ、またはその他の保持手段に配置することができる。前記種類の気体球から液体中に転がり軸受け、減摩軸受け、平軸受けが形成され、ピン止めされた気体球は従来の玉軸受け内の球の機能を果たし、自己再充填、摩耗防止、機械的摩滅に対するある程度無限の耐用年数という利点を有し、さらには摩損される粒子（懸濁液中で保持しなければならず、別の機械的摩耗を招き、堆積する可能性があり、機械可動部品の耐用年数を制限する固体部分を形成する）がなく、潤滑剤（油などは劣化し、交換しなければならず、有毒で、生物と相容れず、処分の必要がある）が要らないという利点もある。

別の変形または特徴は、
・個々の気体球（気泡）の代わりに永続的な気体層または表面に保持される気体層から成る室の使用
・位置固定されピン止めされた気泡の使用
・球ケージ内で、また場合により球ケージと共に移動可能な「通常の」玉軸受けの球と同様、所定環境内で移動することのできる、位置固定またはピン止めされていない気泡の使用
・気体の消失時、気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などによる気体層または気体球の充填設備（「再充填」）との組み合わせ
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・船舶表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

空気から成る壁を備えた化学反応容器、パイプ、管：液体の反応、または固体成分および粒子を含む液体の反応に対して安定形状をとる化学反応容器において、反応容器壁−好適な設計変形では寸法が安定し限定されている−が液体中の気体保持用の構造で被覆された固体容器壁によって生成される空気層または気体層から成ることを特徴とする。
化学反応と物理的および化学的工程とを実行するための上記装置の使用は、該方法の１変形では、反応試薬の供給および反応生成物の排出のためにさらに気体層を利用する。
該方法の別の変形では、気体を用いた清掃と洗流し、反応容器内の圧力の監視、熱エネルギーの排出および供給、これらの組み合わせのために気体層を利用する。

極限環境、高温、または化学反応性液体媒体下での反応に適した反応容器を設けることは、容器壁に高い要求を課すことになる。

別の問題は、液体との接触後、別の液体を容器に導入する、あるいはラインを通過させる前に面倒な方法で容器壁を清掃しなければならない場合が多いことである。これは特に食料用容器の場合に当てはまる。容器またはパイプラインへの有毒液体の移送後、飲料やミルクなどの液体食料で満たす前に容器壁を入念に清掃しなければならない。

本発明に係る方法および本発明に係る装置では、上述の問題は、容器壁が液体と接触しないため、残留した液体が容器壁に残る可能性がなく、永続的な気体層が液体と容器壁との間に導入される事実により液体と容器壁との間で化学反応が起こる可能性もないことによって解決される。実際、「空気から成る壁を備える化学反応容器、パイプ、管」が使用される。液体の反応、または固体成分および粒子を含む液体の反応に対して安定形状をとる化学反応容器が使用され、反応容器壁−好適な設計変形では寸法が安定し限定されている−が液体中の気体保持用の構造で被覆された固体容器壁によって生成される空気層または気体層から成ることを特徴とする。

化学反応や物理的および化学的工程の実行のための装置の使用も請求され、該方法の１変形では反応試薬の供給および反応生成物の排出のための気体層の利用も追加される。

該方法の別の変形は、気体での清掃および洗流し、反応容器内の圧力監視、熱エネルギーの放出または供給、これらの組み合わせのために気体層を利用することを含む。

別の変形または特徴は、
・個々の気体球（気泡）の代わりに永続的な気体層の使用、または表面に保持される気体層から成る室の使用
・位置固定されピン止めされた気泡の使用
・球ケージ内で、また場合により球ケージと共に移動可能な「通常の」玉軸受けの球と同様、所定環境内で移動することのできる、位置固定またはピン止めされていない気泡の使用
・気体の消失時、気体層の人工的な補充または再充填のための追加装置、たとえば、毛細管、膜、布などによる気体層または気体球の充填設備（「再充填」）との組み合わせ
・全体的にまたは空間分解的に気体層の状態を測定および制御して、要求に応じて気体の再充填を自動的に誘発する測定および／または制御および／または調節装置と結合可能な上述の装置
・所望の表面特性を有するタイルやスラブなどの形態での適用
・可撓面状素子の適用
・可逆性または不可逆性接着での適用
・外表面と内表面のコーティング−全体または一部
・金属表面構造の使用
・連続空気層を有する表面の使用
・液体中で規則的または不規則的パターンの気孔または気泡を形成、蓄積、または保持する表面の使用
・「気体または空気から成る球付きの玉軸受け」の形状を成す液体中の前記パターンの気孔または気泡の使用−機械的誘導および／または摩擦低減用
・流れダクト、パイプ、または化学反応容器における船舶上のコーティングとしての使用
に関する。

「空気層」、「空気室」、「空気ポケット」の形態の水中空気保持構造面：連続空気層、限られた面状の空気室、局所的空気ポケットおよび空気泡、これらの間の連続的遷移を伴う不規則構造の変形

液体中表面に気体層を備えることは、船舶やパイプラインでの摩擦低減、および曇り、（生物）付着、腐食、薬品腐食からの表面保護にとって技術的関心が高い。

適切な表面構造の使用によって、表面に接着する気体層または気泡層を液体中に同伴させることができる。問題は、圧力変動の際にも、永続的に、または少なくとも特定期間、連続または不連続の液体中気体層を保持する適切な表面構造を発見することである。

上記の問題は、気体層または気泡が保持され、好適な変形ではさらに親水性ピンによって脱出するのを防止されるように、および／または気泡に対して、表面構造に局所的に予め成形された特定の領域である「空気ポケット」が生成されて液体中の少量の気体を安定して貯蔵できるように、局所的に構成された疎水性または超疎水性表面によって解決される。ここでは、ナノ粗度により超疎水性特徴を実現し、ミリメートルおよびマイクロメートルの範囲の粗度で好ましくは１０μｍ〜５ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍ〜３ｍｍの典型的な大きさの空気ポケットを達成するために、ミリメートル、マイクロメートル、ナノメートル、またはそれらの組み合わせの規模の粗表面を使用する。次に、好適な変形でも同様に、空気−水界面を確実に保持し、気泡の脱出を防止するために、上記空気ポケットは疎水性または超疎水性表面に親水性ピン止め中心を有することができる。

ここでは、ピン止めは複数の構造面（階層的ピン止め効果、２レベルピン止め効果、または多レベルピン止め効果）または連続的階層（無限数の階層面に対応）を有する不規則に構造化された表面で行うことができる。ここでは、ピン止めが上位階層面で行われる場合、幅広い空気被覆領域を形成することができ、連続的な一貫した空気層がいわゆる浸透閾値を超えて形成される。空気のみがどこかで脱出し水が下位階層面に到達すると、たとえば非常に高い圧力変動によるさらに別の水の進入時、さらに多くの空気が失われ、最後に空気ポケットのみが最終的な空気貯蔵庫として残るまで、表面上で空間的に相互に分離された空気体積（「室構造」）が形成される。よって、前記空気ポケットは以下の３つの機能を有する。
・「緊急空気貯蔵槽」として、容易には除去できない最終的空気貯蔵槽の役割を果たす。
・それでもなお、表面全体の大部分、通常６０％〜９８％を酸化、薬品腐食、または（生物）付着から保護し、摩擦低減作用を有する。
・とりわけ、気体層の能動的補充（「再充填」）と空気層の自己再生工程の両方において空気層の再生の核としての役割を果たす。

複数の面または長さ、おそらくは高さ規模でこのように標的とされた構造化は、好適な変形では階層的ピン止めも含め、最も簡単な場合で前記空気保持の３つの段階をとる。

１．親水性ピン止め中心を伴いまたは伴わず（後者の場合、もし存在すれば好ましくは前記支持構造の上端）疎水性または超疎水性とすることができる個々の支持構造（毛、柱、隆起）によってのみ保持および支持される連続空気層。それによって、液体と固体本体との間の摩擦は、部分的には空気層がない場合の値の５％未満にまで大きく低減される。しかしながら、この状態では（他の技術的特性にとってほぼ理想的である）、圧力変動が高い時、空気消失が起こりやすい。たとえば気泡の脱出による空気消失に対する活性障壁は、単位面積当たりに必要な力または単位面積当たりに必要なエネルギーに対して低い。

２．空気消失が発生した場合、段階１（すぐ上で述べたような状態）は段階２に移行する。液体中の表面に比較的広い一貫した空気被覆領域が形成されるが、連続空気層の浸透閾値には達しない。個々の空気被覆表面領域は隔壁によって、または水と接触し、個々の空気島間または室間の気体交換をほぼ遮断する非空気被覆表面領域によって区切られる。この場合、摩擦低減はまだ大きいが、段階１よりもかなり低減される。水または液体との接触からの表面保護は、ほぼ完全にまたは少なくとも大半が維持される（通常、全表面の多くても２％〜１０％しか水に接触しない）。層からの空気の分離、より一般的には層からの気体の分離に必要な活性閾値は段階１の場合よりもずっと高い。

３．たとえば、非常に激しい圧力変動によりさらに気体が消失した場合、最後に残る段階は、表面の疎水性間隙、いわゆる空気ポケットにごく少量の空気が貯蔵される段階３である。空気ポケットは、水に対面する側に多くの親水性ピン止め中心も有する。空気層の摩擦低減作用はこの状態で段階１に比べて相当弱められ、極端な場合もはや存在しない。それにもかかわらず、段階３でさえ、地形的構造に応じて、浸漬した固体本体の表面と水との接触面積はかなり低減されており、気体を充填された「空気ポケット」がない状態に比べて通常は表面の１０分の１未満、すなわち１０％未満の表面しか水またはより一般的には液体と直接接触しない。

明らかに、空気は任意の所望の気体と、ごく一般的に置き換えることができる。水も任意のその他の所望の液体と置き換えることができる。その場合「疎水性または超疎水性」は「液体との非濡性または超非濡性」（対応する接触角度により疎水性および超疎水性と非常に近似して定義される）と置き換えるべきであり、親水性ピンは「親水性である」ピン、すなわち液体で湿潤するピンと置き換えられるべきである。ここでは、ごく小さな差で十分である。「親水性ピン」は必ずしも教科書的に定義される意味の実際の親水性を有していなくてもよい。場合によっては、他の疎水性（または一般的には任意の所望の液体について「液体に親和性がない」）表面よりも湿潤性が高いだけで十分である。

実施形態の変形では、構造の３つの階層面が設けられない（１面のみが設けられる）、あるいは２つの面もしくは３つすべての面が設けられる、または規則的にまたは準規則的に構造化された表面の代わりに、特定の粗度を有し、特定位置に比較的小さなまたは比較的大きなピン止め中心を有して、その自然な窪みが空気ポケットとしての役割を果たすランダムに構造化された表面を設けることができる。同様に、表面上の気孔が空気ポケットとしての役割を果たし得る多孔性表面も、特定の粗度の表面としてもちろん適切である。

前記種類の表面の１変形が、上述したように構成される表面のため、水中に空気の連続または不連続層を保持することができる繊維または布繊維表面である。すべて上述したとおりであるが、唯一の例外として、上述の構造化された表面が繊維表面である。この表面は既に上述した表面と同様に
・規則または不規則な地形的構造、または
・規則または不規則化学構造（すなわち空間依存する化学的または生化学的表面機能）、または
・表面粗度、または
・表面有孔度
またはこれらの組み合わせによって構成することができ、親水性ピン止め中心を有していてもいなくてもよい。液体中の表面に気体を保持する繊維からは、液体中の表面に気体を保持する布、織物、メッシュ、マット、縄、コード、フェルト、海水着（水泳パンツやスイムスーツなど）などを構成または製造することができることは興味深い。同様に、たとえば摩擦低減、汚損防止作用、または腐食防止を達成するため、船舶、ボート、水上スポーツ器具（サーフボードなどを含む）、ブイ、掘削プラットフォーム、測定ステーション、測定器具、沖合風力発電所の水にさらされる部品、およびその他の水中構造を上記空気保持布で被覆することも考えられる。

サンショウモ効果の使用
・高反応性液体用の非接触容器
・気体または気体成分を小液滴または微粒子状で供給することのできる、反応相手の気体クッションで囲まれる液体
・断熱用空気クッションの使用
・摩擦低減用空気クッションの使用
・汚損防止効果用空気クッションの使用
・バイオフィルム形成防止用空気クッションの使用
・毛および基板表面自体の付着は、殺菌剤、防カビ剤、ナノ銀、ナノ銅、または銀含有および銅含有成分でのコーティングによって防止することができる
・特に電解質の場合、電気的絶縁および電気的分離用空気クッションの使用
再充填可能空気層によるサンショウモ効果の永続的獲得
・個々の毛間の細ノズルまたは気体透過表面を介したポンプまたは加圧気体ボトルによる空気層の再充填
・液体媒体（たとえば、水）の電気、触媒、光触媒、または電気触媒分解による空気層の再充填
・進入する水の表面エネルギーを、水を遠ざけ、液体媒体中の気体と液体の部分圧の合計がサンショウモ気体層の気体圧と等しくなる、つまり液体中の静水圧未満となるように増大させることによる液体中の溶解気体成分による空気層の再充填
・気泡生成用の活性エネルギーを高めるためのサンショウモ効果の、目的にかなった利用。液体媒体は気体層の負圧により葉の毛表面にいまだに「引き寄せられる」。

サンショウモ効果を伴う、または伴わない空気層の生成
特に以下を目的とした使用
・空気保持
・摩擦低減
・浮力
・付着防止
・腐食防止
・接着防止−上述したような「空気コーティング」による接着防止表面の作製
・空気層の自動再装填または能動的再装填と組み合わせて、非常に効率的な摩擦低減システムを構成することができる。
・さらなる摩擦低減が毛の端部の無極性テフロンの滑りによって達成される。
・毛の上端の傾斜角度を浅くすることによって、水の毛層への浸透深度に対する湿潤エネルギーの導関数、ひいては液体が浸入したときに弾かれる反発力が大幅に増大される。
・角度のある毛の弾性は、バネ定数の適切な選択を通じて、毛が液体によって濡れるのではなく屈曲するように確保すべきである。

図２７ａは１段階システムの凸部を有する気体保持層を示し、凸部がすべてほぼ同一の長さ範囲を有する。

図２７ｂは２段階システムの凸部を有する気体保持層を示し、凸部が短凸部と長凸部に分割される。

図２８は粗表面によって形成される気体保持層を示す図であり、表面粗度は約１０μｍ〜約３ｍｍの長さの規模を有することができる。

図２９ａは１段階システムの形状の粗表面を備えた気体保持層を示す。図２９ｂは２段階システムの形状の粗表面を備えた気体保持層を示す。図２９ｃは３段階システムの形状の粗表面を備えた気体保持層を示す。

図３０ａは糸状素子に形成される気体保持層を示す。図３０ｂは２段階システムの形態である気体保持層を備えた糸状または繊維状素子を示す。

図３１は糸状素子に形成され、親水性点またはピンが任意で形成される超疎水性表面を有する気体保持層を示す。

図３２は糸状素子に形成される気体保持層を示し、異なる表面構造が示されている。

図３３は糸状素子に形成される気体保持層を示し、気体保持層がリング構造を有する。

２ 壁
４ 液体
５ 気体
６ 表面被覆
１０ 気体保持層
１０ｃ 気体保持層１０のベース
１２ 気体透過層
１４ 気体供給装置
１６ 気体ダクト
１８ 気体源
２０ 弁
２２ 調節装置
２４ センサ装置
２６ 突出素子
２７ 突出素子
２８ 気体排出装置
３０ 窪み
３２ 窪み３０の開口部
３４ 窪み３０の疎水性コーティング
３６ 表面コーティング
３８ 粗表面
４０ 繊維
４２ 隔壁
４４ 気体保持層１０の小領域
Ａ 気体排出方向
Ｌ 長手方向

Claims (63)

1. 液体中に浸漬させることのできる本体（２）に、前記本体（２）が液体（４）に少なくとも局所的に浸漬したときに液体対面側（１０ａ）により少なくとも局所的に前記液体（４）と接触するように設計され配置される気体保持層（１０）の使用であって、
   前記気体保持層（１０）の浸漬領域に保持される気体層（５）が、前記液体（４）と前記本体（２）の浸漬領域とを少なくとも局所的に相互に分離させる使用。
2. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面が少なくとも局所的に疎水性である凹部または窪み（３０）を有する請求項１に記載の気体保持層（１０）の使用。
3. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面がほぼ疎水性である凸部または突出素子（２６、２７）を有する請求項１または２に記載の気体保持層（１０）の使用。
4. 前記凸部または突出素子（２６、２７）が、親水性であり、前記凸部または突出素子（２６、２７）の疎水性表面領域に囲まれる中央表面領域（２６ｅ、２７ｅ）を有する請求項３に記載の気体保持層（１０）の使用。
5. 前記気体保持層（１０）が流体不透過性隔壁（４２）によって複数の小領域（４４）に分割される請求項１〜４のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
6. 前記気体保持層（１０）がエンボス加工プラスチック樹脂またはラッカーから成る請求項１〜５のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
7. 前記気体保持層（１０）がテフロンまたはポリテトラフルオロエチレンで少なくとも局所的に被覆される請求項１〜６のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
8. 前記気体保持層（１０）のコーティングが約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚である請求項７に記載の気体保持層（１０）の使用。
9. 前記液体（４）が水（４’）であり、
   前記本体（２）が船（２’）であり、
   前記船（２’）が動作位置にあるときに、船壁が少なくとも局所的に前記水（４’）に浸漬される請求項１〜８のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
10. 前記水（４’）と前記船との間の流れ抵抗を低減するように前記気体保持層（１０）に気体が少なくとも局所的に充填される請求項９に記載の気体保持層（１０）の使用。
11. 腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングが前記気体保持層（１０）と前記本体（２）の、具体的には前記船（２’）の壁との間に配置され、
    前記気体保持層（１０）が前記腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングを液体から少なくとも局所的に分離する請求項１〜１０のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
12. 前記気体保持層（１０）に付着防止気体が供給される請求項９〜１１のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
13. 前記本体（２）は液体で湿らせることのできる容器壁であり、
    前記壁に前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に配置される請求項１〜８のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
14. 腐食防止コーティングが前記気体保持層（１０）と前記容器の壁との間に配置され、
    前記気体保持層（１０）が前記腐食防止コーティングを液体から少なくとも局所的に分離する請求項１３に記載の気体保持層（１０）の使用。
15. 前記気体保持層（１０）に、前記気体保持層（１０）の前記液体対面側（１０ａ）の反対に位置する壁対面側（１０ｂ）から気体を充填させる請求項１〜１４のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
16. 気体透過層（１２）が前記気体保持層（１０）の壁対面側（１０ｂ）に配置される請求項１５に記載の気体保持層（１０）の使用。
17. 前記気体透過層（１２）が液体不透過層および／または疎水層の形態である請求項１６に記載の気体保持層（１０）の使用。
18. 気体供給装置（１４）が前記気体透過層（１２）に接続されて、気体（５）が気体供給装置（１４）から前記気体透過層（１２）を通って前記気体保持層（１０）に流れることができる請求項１５〜１７のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
19. 前記気体透過層（１２）が織布または不織布、フロック材料、多孔性セラミック、多孔性金属、ポリマーもしくは金属繊維から成るフェルト、および／または金属ワイヤメッシュを備える請求項１５〜１８のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
20. 前記気体透過層（１２）が多孔性半透膜の形態である請求項１５〜１９のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
21. 前記気体供給装置（１４）が前記気体透過層（１２）の本体対面側に配置される気体透過層の形態である請求項１８〜２０のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
22. 前記気体供給装置（１４）が通気組織の形態である請求項１８〜２１のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
23. 前記気体保持層（１０）に、前記気体保持層（１０）の前記液体対面側（１０ａ）から気体を充填させる請求項１〜１４のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
24. 前記気体保持層（１０）の前記液体対面側（１０ａ）に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置（２８）が設けられ、
    前記気体排出装置（２８）に接続される気体供給装置（１４）であって、前記気体供給装置（１４）によって提供される気体が前記気体排出装置（２８）から流出し、前記気体保持層に少なくとも部分的に収容させることができる気体供給装置（１４）が設けられる請求項２３に記載の気体保持層（１０）の使用。
25. 前記気体排出装置（２８）が前記気体保持層（１０）を通って延在する請求項２４に記載の気体保持層（１０）の使用。
26. 前記気体供給装置（１４）が前記気体透過層（１２）の本体対面側に配置される気体透過層の形態である請求項２３〜２５のいずれかに記載の気体保持層（１０）の使用。
27. 前記気体供給装置（１４）が通気組織の形態である請求項２６に記載の気体保持層（１０）の使用。
28. 液体（４）と接触して配置させることのできる本体（２）用の表面被覆（６）であって、
    少なくとも部分的に、液体対面側（１０ａ）により少なくとも局所的に液体（４）と接触するように設計され配置される気体保持層（１０）と、
    前記気体保持層（１０）の前記液体対面側（１０ａ）の反対に位置する本体対面側（１０ｂ）に配置される、または前記気体保持層と一体的に形成される気体透過層（１２）と、
    前記気体透過層（１２）に接続される気体供給装置（１４）であって、気体（５）が前記気体供給装置（１４）から前記気体透過層（１２）を通って前記気体保持層（１０）へ流れることができる気体供給装置（１４）と、
    を備える表面被覆。
29. 前記気体透過層（１２）が液体を透過させない請求項２８に記載の表面被覆（６）。
30. 前記気体透過層（１２）が織布または不織布、フロック材料、多孔性セラミック、多孔性金属、ポリマーもしくは金属繊維から成るフェルト、および／または金属ワイヤメッシュを備える請求項２８または２９に記載の表面被覆（６）。
31. 前記気体透過層（１２）が多孔性半透膜の形態である請求項２８〜３０のいずれかに記載の表面被覆（６）。
32. 前記気体透過層（１２）が疎水層の形態である請求項２８〜３１のいずれかに記載の表面被覆（６）。
33. 前記気体供給装置（１４）が前記気体透過層（１２）の本体対面側に配置される気体透過層の形態である請求項２８〜３２のいずれかに記載の表面被覆（６）。
34. 前記気体供給装置（１４）が通気組織の形態である請求項３３に記載の表面被覆（６）。
35. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面が少なくとも局所的に疎水性である凹部または窪み（３０）を有する請求項２８〜３４のいずれかに記載の表面被覆（６）。
36. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面がほぼ疎水性である凸部または突出素子（２６、２７）を有する請求項２８〜３５のいずれかに記載の表面被覆（６）。
37. 前記凸部または突出素子（２６、２７）が、親水性であり、前記凸部または突出素子（２６、２７）の疎水性表面領域に囲まれる中央表面領域（２６ｅ、２７ｅ）を有する請求項３６に記載の表面被覆（６）。
38. 前記気体保持層（１０）が流体不透過性隔壁（４２）によって複数の小領域（４４）に分割され、
    前記隔壁（４２）が好ましくは少なくとも局所的に親水性である請求項２８〜３７に記載の表面被覆（６）。
39. 前記気体保持層（１０）がエンボス加工プラスチック樹脂またはラッカーから成る請求項２８〜３８のいずれかに記載の表面被覆（６）。
40. 前記気体保持層（１０）がテフロンまたはポリテトラフルオロエチレンで少なくとも局所的に被覆される請求項２８〜３９のいずれかに記載の表面被覆（６）。
41. 前記気体保持層（１０）のコーティングが約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚である請求項４０に記載の表面被覆（６）。
42. 液体（４）と接触して配置させることのできる本体（２）用の表面被覆（６）であって、
    少なくとも部分的に、液体対面側（１０ａ）により少なくとも局所的に液体と接触するように設計され配置される気体保持層（１０）と、
    前記気体保持層の前記液体対面側に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置と、
    前記気体排出装置に接続される気体供給装置であって、前記気体供給装置によって提供される気体が前記気体排出装置から流出し、少なくとも部分的に前記気体保持層に収容させることができる気体供給装置と、
    を備える表面被覆。
43. 前記気体排出装置が前記気体保持層を通って延在する請求項４２に記載の表面被覆。
44. 前記気体供給装置（１４）が前記気体透過層（１２）の本体対面側に配置される気体透過層の形態である請求項４２または４３に記載の表面被覆（６）。
45. 前記気体供給装置（１４）が通気組織の形態である請求項４４に記載の表面被覆（６）。
46. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面が少なくとも局所的に疎水性である凹部または窪み（３０）を有する請求項４２〜４５のいずれかに記載の表面被覆（６）。
47. 前記気体保持層（１０）が少なくとも局所的に前記液体対面側（１０ａ）に、表面がほぼ疎水性である凸部または突出素子（２６、２７）を有する請求項４２〜４６のいずれかに記載の表面被覆（６）。
48. 前記凸部または突出素子（２６、２７）が、親水性であり、前記凸部または突出素子（２６、２７）の疎水性表面領域に囲まれる中央表面領域（２６ｅ、２７ｅ）を有する請求項４７に記載の表面被覆（６）。
49. 前記気体保持層（１０）が流体不透過性隔壁（４２）によって複数の小領域（４４）に分割される請求項４２〜４８のいずれかに記載の表面被覆（６）。
50. 前記気体保持層（１０）がエンボス加工プラスチック樹脂またはラッカーから成る請求項４２〜４９のいずれかに記載の表面被覆（６）。
51. 前記気体保持層（１０）がテフロンまたはポリテトラフルオロエチレンで少なくとも局所的に被覆される請求項４２〜５０のいずれかに記載の表面被覆（６）。
52. 前記気体保持層（１０）のコーティングが約０．１５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚である請求項５１に記載の表面被覆（６）。
53. 請求項２８〜５２のいずれかに記載の表面被覆（６）と、
    前記表面被覆（６）の前記気体供給装置（１４）に流体連通される気体源（１８）と、
    を備える配置。
54. 前記表面被覆（６）の前記気体保持層（１０）内の気体含有量を判定する少なくとも１つのセンサ装置（２４）と、
    測定データを前記少なくとも１つのセンサ装置（２４）から受信することができ、受信した測定データに基づき前記気体源（１８）から前記気体供給装置（１４）への気体流を調節する調節装置（２２）と、
    をさらに備える請求項５３に記載の配置。
55. 前記表面被覆（６）が本体（２）の面を少なくとも局所的に被覆し、前記表面被覆（６）によって被覆される前記面を経由して前記本体（２）が液体（４）に少なくとも局所的に浸漬する場合、気体層（５）が前記液体（４）と浸漬領域との間に少なくとも局所的に永久的に間隔をもたせる請求項２８〜５２のいずれかに記載の表面被覆（６）の使用。
56. 前記本体の面が船の、もしくは水中に配置される構造の壁（２）、または液体容器の、もしくは液体管の内壁である請求項５５に記載の使用。
57. 前記表面被覆（６）が本体の搭載面を少なくとも局所的に被覆し、前記表面被覆によって被覆される前記搭載面を経由して前記本体が液体に浸漬する場合、搭載される第２の本体を前記搭載面に搭載することができるように、気体層が前記液体と前記搭載面との間に永久的に間隔をもたせることで、気体層が前記本体と前記第２の本体との間に少なくとも局所的に位置する請求項２８〜５２のいずれかに記載の表面被覆（６）の使用。
58. 前記本体の面が穴であり、穴の内壁が前記搭載面を形成する請求項５７に記載の使用。
59. 船であって、
    前記船が動作位置にあるときに水に少なくとも局所的に浸漬され、気体保持層（１０）が水対面側に少なくとも部分的に配置される壁（２’）を備え、
    前記気体保持層（１０）と前記壁との間で、前記水対面側（１０ａ）の反対に位置する壁対面側（１０ｂ）に配置される気体透過層（１２）と、
    前記気体透過層（１２）に接続される気体供給装置（１４）であって、気体（５）が前記気体供給装置（１４）から前記気体透過層（１２）を通って前記気体保持層（１０）へ流れることができる気体供給装置（１４）と、
    をさらに備える、あるいは
    前記気体保持層（１０）の前記水対面側（１０ａ）に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置（２８）と、
    前記気体排出装置（２８）に接続される気体供給装置（１４）であって、前記気体供給装置（１４）によって提供される気体が前記気体排出装置（２８）から流出し、少なくとも部分的に前記気体保持層（１０）に収容させることができる気体供給装置（１４）と、
    をさらに備える船。
60. 腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングが前記気体保持層（１０）と船壁（２’）との間に配置され、
    前記気体保持層（１０）が前記腐食防止コーティングおよび／または汚損防止コーティングを水から少なくとも局所的に分離する請求項５９に記載の船。
61. 前記気体保持層（１０）に付着防止気体を供給することができる請求項５９または６０に記載の船。
62. 液体容器であって、
    液体で少なくとも局所的に湿らせることができる容器壁であって、気体保持層（１０）が少なくとも部分的に前記容器壁の液体対面側に配置される容器壁を備え、
    前記気体保持層（１０）と前記容器壁との間で、水対面側（１０ａ）の反対に位置する壁対面側（１０ｂ）に配置される気体透過層（１２）と、
    前記気体透過層（１２）に接続される気体供給装置（１４）であって、気体（５）が前記気体供給装置（１４）から前記気体透過層（１２）を通って前記気体保持層（１０）へ流れることができる気体供給装置（１４）と、
    をさらに備える、あるいは
    前記気体保持層（１０）の液体対面側（１０ａ）に気体排出開口部を有する少なくとも１つの気体排出装置（２８）と、
    前記気体排出装置（２８）に接続される気体供給装置（１４）であって、前記気体供給装置（１４）によって提供される気体が前記気体排出装置（２８）から流出し、少なくとも部分的に前記気体保持層（１０）に収容させることができる気体供給装置（１４）と、
    をさらに備える液体容器。
63. 腐食防止コーティングが前記気体保持層（１０）と液体容器の壁との間に配置され、
    前記気体保持層（１０）が前記腐食防止コーティングを液体から少なくとも局所的に分離する請求項６２に記載の液体容器。

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