JP2022513892A - セラミック表面改質材料およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

多孔性のバインダレスセラミック表面改質材料およびその用途が、記載される。セラミック材料は、基板表面上に金属酸化物および／もしくは金属水酸化物、ならびに／またはそれらの水和物を含んでよい。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、全体として参照により本明細書に組み入れられる、２０１８年１２月１２日出願の米国特許仮出願第６２／７７８，８８８号の利益を主張するものである。

発明の分野
本出願は、セラミック表面改質材料、詳細には基板表面上の金属酸化物および／または金属水酸化物セラミックなどのバインダレス多孔性セラミックに関する。

背景
コーティングおよび表面改質は、商品を改善するために、そして追加的利益を提供するために用いられる。１つのそのような適用分野は、商品の追加的な電気化学的保護または防食を提供することである。他の所望の特性としては、視覚的外観、または湿潤性、または電気的特性が挙げられる。有用な利益を提供するために、これらのコーティングおよび表面改質は、環境の供用条件に対して耐久性がなければならない。表面改質およびコーティングの他の所望の属性としては、薄く、コンフォーマルであり、広範囲の動作条件を有し、かつ商品に対し突出していない表面が挙げられる。多機能性である表面改質およびコーティングが、さらに所望される。

発明の簡単な概要
金属酸化物、金属水酸化物、金属酸化物の水和物、および／もしくは金属水酸化物の水酸化物、またはそれらの組み合わせを含むバインダレス多孔性セラミック組成物、ならびにそのような組成物を作製する方法、および用途が、提供される。

一態様において、基板上のバインダレス（例えば、表面に固定された）多孔性セラミック表面改質材料が、提供される。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、金属酸化物、金属水酸化物、金属酸化物の水和物、および／または金属水酸化物の水和物を含む。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、金属水酸化物を含み、少なくとも一部（例えば、少なくとも約５％、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％）は、層状複水酸化物の形態である。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、混合金属酸化物および／もしくは水酸化物、ならびに／またはそれらの水和物のセラミック材料である。幾つかの実施形態において、表面改質材料は、基板上に固定される。

幾つかの実施形態において、基板は、金属を含み、セラミック材料中の主たる金属は、基板中の主たる金属と異なる。例えばセラミック材料中の全金属の５０％、６０％、７０％、または８０％より多い金属は、基板中の全金属の５０％、６０％、７０％、または８０％より多い金属と異なる。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、非晶質またはガラス（例えば、バルク組成物の凍結を呈する）に対比して主として結晶（例えば、整理かつ制御された成長を呈する）である。結晶組成物は、分子間力により互いに保持される成分の規則正しく整理された列である。結晶性は、例えば、Ｘ線回折における強め合いの干渉によるピークの存在により、決定されてよい。主として結晶バインダレス多孔性セラミック材料は、例えば少なくとも約５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の結晶であってよい。

幾つかの実施形態において、本明細書に記載されるバインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、オープンセルの多孔性構造を含む。例えばオープンセル多孔性構造は、約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する溶媒の毛管上昇が、約１５℃～約２５℃、例えば２０±５℃の温度で１時間に溶媒で飽和された大気中で約１Ｇの重力に対し垂直表面の上方に約５ｍｍより大きいことにより特徴づけられてよい。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、基板の投影面積ｍ^２あたり約１．５ｍ^２～１００ｍ^２、約１０ｍ^２～約１５００ｍ^２、もしくは約７０ｍ^２～約１０００ｍ^２；セラミック材料ｇあたり約１５ｍ^２～約１５００ｍ^２、もしくは約５０ｍ^２～約７００ｍ^２；約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約２ｎｍ～約２０ｎｍ、もしくは約４ｎｍ～約１１ｎｍの平均細孔径；最大で約１００マイクロメートル、最大で約５０マイクロメートル、最大で約２５マイクロメートル、最大で約２０マイクロメートル、もしくは約０．２マイクロメートル～約２５マイクロメートルの厚さ；約５％～約９５％、約１０％～約９０％、約３０％～約７０％、約３０％～約９５％の、もしくは約１０％を超える多孔率；水銀圧入ポロシメトリーにより決定される約１００ｍｍ^３／ｇ～約７５００ｍｍ^３／ｇの空隙容積；またはそれらの任意の組み合わせ、を含む。

幾つかの実施形態において、基板は、アルミニウム、アルミニウム合金、スチール合金、鉄合金、亜鉛、亜鉛合金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、他の有用なエンジニアリング合金、ガラス、ポリマー、コポリマー、またはプラスチックを含む。

幾つかの実施形態において、セラミック材料（例えば、金属酸化物、金属水酸化物、および／またはそれらの水和物）は、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、銅、ガドリニウム、タングステン、スズ、鉛、およびコバルトの１種または複数を含む。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、遷移金属、第二族元素、希土類元素（例えば、ランタン、セリウム、ガドリニウム、プラセオジミウム、スカンジウム、イットリウム、サマリウム、またはネオジミウム）、アルミニウム、スズ、亜鉛、または鉛を含む。

特定の実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、亜鉛およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マンガンおよびマグネシウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；酸化および／もしくは水酸化マンガン；酸化および／もしくは水酸化アルミニウム；混合金属の酸化および／もしくは水酸化マンガン；マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；酸化および／もしくは水酸化マグネシウム；マグネシウム、セリウム、およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；亜鉛、プラセオジミウム、およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；コバルトおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マンガンおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；セリウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；亜鉛およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；アルミン酸亜鉛の混合物；Ｚｎ、Ａｌおよび酸素を含有するあらゆる全ての相（例えば、１相または複数の相）を含有する混合物；または酸化および／もしくは水酸化亜鉛；あるいは先の化合物または混合物のいずれかの水和物（複数可）を含む。幾つかの実施形態において、基板は、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、または銅を含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、非限定的に湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変（例えば、バイオフィルム成長への抵抗性または成長の低減）、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および耐食性、またはこれらの機能的特徴のいずれかの２種以上の組み合わせなどの、セラミック材料を含まない同一の基板に比べて増強された１種または複数の機能的特徴を提供する。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、セラミック材料を含まない同一の基板に比較して増強された湿潤性、耐食性、接着性、および／または光学特性を提供する。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、オープンセルの多孔性構造を含む。オープンセルにおいて、間隙の細孔は、隣接する細孔と接続している。他の実施形態において、表面改質材料は、クローズドセルを含み、そこで各間隙の細孔は不連続であり固体材料により完全に取り囲まれている（例えば、取り囲む固体材料によりカプセル化される）。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、オープンセルおよびクローズドセルの両方の細孔を含む。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、オープンセルを含み、オープンセルの少なくとも一部はセラミック材料の表面で開放されており、即ち取り囲む環境に対して開放されており、かつ／または周囲の環境と接触している。本明細書に記載される発明の実施形態において、オープンセルは、充填され得ないか、あるいは１種または複数の気体、液体もしくは固体物質、またはそれらの組み合わせで部分的、実質的、または完全に充填され得る。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、気体、液体もしくは固体物質、またはそれらの組み合わせで部分的にまたは完全にまたは実質的に充填された細孔を含む。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、液体で５０％未満が充填された細孔を含み、かつ／または細孔内で安定に含有もしくは保持されない液体を含有する。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、約１０％～約２５％、または約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％もしくは４５％のいずれかである細孔、あるいは液体で約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％または４５％～約５０％充填された細孔を含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、第一の材料（例えば、第一の物質）および第二の材料（例えば、第二の物質）の混合物で充填された細孔を含み、細孔は、最初に第一の材料で部分的に充填され、その後、第二の材料で部分的または完全に充填される。幾つかの実施形態において、セラミック材料の１種または複数の機能的特徴は、第一および／または第二の材料の包含により改変される。幾つかの実施形態において、セラミック材料の１種または複数の機能的特徴（例えば、熱的な特性および／または伝導性）は、第一および／または第二の材料の量または組成を変化させることにより整調可能である。幾つかの実施形態において、整調可能な特徴としては、湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変（例えば、バイオフィルム成長への抵抗性または成長の低減）、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および／または耐食性が挙げられる。幾つかの実施形態において、第一の材料は、相乗的手法で第二の材料と相互作用して、表面改質材料の１種または複数の機能的特徴（例えば、先に記載された１種または複数の機能的活性）を改変する。

幾つかの実施形態において、細孔内部の気体、液体、または固体物質は、基板と相互作用し、それにより流体のウィッキング、毛管上昇、増強された接着性、熱抵抗性、熱伝導性、耐食性および／または撥液性などの１種または複数の機能性を提供する。幾つかの実施形態において、環境中の水分は、細孔内部の気体、固体、または液体物質と相互作用し、それによりモジュレートされた蒸発率、基板の防食、および／または湿潤性増強などの１種または複数の機能性を提供する。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、湿潤性、硬度、弾性、微生物親和性または抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、耐食性、美容的外観、光吸収性、光トラッピング、および浸透性などの１種または複数の特性を含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、セラミック材料の上に最上面材料の層をさらに含む。幾つかの実施形態において、最上面材料は、非限定的に、液体による湿潤性または液体中の化合物の選択的分離などの機能性を提供する。幾つかの実施形態において、最上面材料は、細孔内部の気体、液体または固体物質と相互作用し、それにより非限定的に熱管理、湿潤性、電気化学的反応性のモジュレーション（例えば、腐食性もしくは触媒のモジュレーション、またはエネルギー貯蔵）、または機械的特性のモジュレーションなどの機能性を提供する。一実施形態において、最上面材料は、空気などの周囲の環境である。

幾つかの実施形態において、最上面材料は、アンモニウム基（例えば、第四級アンモニウム基）、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、フルオロアルキル基、および／またはフェニル基などの１種または複数の有機官能基を含む。幾つかの実施形態において、最上面材料は、ポリマーを含む。幾つかの実施形態において、最上面材料は、セラミック（例えば、基板上のバインダレス多孔性セラミック材料と異なるセラミック）を含む。幾つかの実施形態において、最上面材料は、抗微生物機能を付与する第四級アンモニウム基、撥水性および／または炭化水素親和性を付与するアルキル鎖（例えば、アルキル基）、撥水性および／または撥油性の機能を付与するペルフルオロアルキル基、改善された機械的特性の機能を付与するポリマー、ならびに／あるいは改善された美容的性能もしくは機能、圧電性能もしくは機能、および／または錆止め性能もしくは機能を付与するセラミックを含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料の細孔内部の気体、液体、または固体物質は、セラミック材料と相互作用し、それによりバインダレス多孔性セラミック材料を含まない物質に比較して、または細胞内部に気体、液体もしくは固体物質を有しないバインダレス多孔性セラミック材料に比較して、非限定的に、増強された湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変（例えば、バイオフィルム成長への抵抗性または成長の低減）、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および／または耐食性などの、１種または複数の機能性を提供する。

幾つかの実施形態において、細孔内部の気体、液体、または固体物質は、環境中の水分（例えば、空気の湿度が高い環境）と相互作用し、それによりバインダレス多孔性セラミック材料を含まない物質に比較して、または細胞内部に気体、液体もしくは固体物質を有しないバインダレス多孔性セラミック材料に比較して、非限定的に、モジュレートされた蒸発率、凝縮もしくは水結晶化、基板の防食、および／または湿潤性増強などの、１種または複数の機能性を提供する。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、完全または実質的に充填された多孔性構造であり、細孔は、第二のセラミック材料（例えば、基板上のバインダレス多孔性セラミック材料と同じであるまたは異なるセラミック材料）またはポリマーで完全に、または実質的に充填される。「実質的に」充填されるとは、少なくとも約８５％、約８７％、約９０％、約９５％、約９８％、または約９９％充填されるのいずれかであってよい。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、部分的に充填された多孔性構造である。例えば細孔は、第二のセラミック材料（例えば、バインダレス多孔性セラミック材料と異なるセラミック材料）で、または頭部基および末端基を有する分子で部分的に充填されてよく、例えば頭部基としては、シラン基、ホスホナート基、ホスホン酸基、カルボン酸基、ビニル基、アルコール基、水酸基、チオラート基、チオール基および／またはアンモニウム基（例えば、第四級アンモニウム基）が挙げられ、末端基としては、炭化水素基、フルオロカーボン基、ビニル基、フェニル基、エポキシド基、アクリル基、アクリラート基、ヒドロキシル基、カルボン酸基、チオール基、および／または第四級アンモニウム基が挙げられる。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、基板からのセラミック厚に関して非対称の細孔構造を提供する。例えば細孔径分布は、ＢＪＨ気体吸着および脱離により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比により特徴づけられてよく、材料の厚さに関して約０．２～約０．７の間で変動してよい。

別の態様において、本明細書に記載されるバインダレス多孔性セラミック表面改質材料を作製するための方法が、提供される。一実施形態において、方法は、（ａ）例えば基板を、１種または複数の金属塩（複数可）およびキレート化または錯形成剤を含む水性溶液で浸漬する、噴霧する、ロール塗布するまたはさもなければ接触させることにより、かつｐＨおよび温度を制御して反応速度をモジュレートして所望の結晶構造、形態、および／または表面多孔性を含むセラミック材料を生成することにより、バインダレス多孔性材料を基板上に堆積させること；（ｂ）溶液から基板を取り出すことおよび基板を加熱して水分を取り去ること；ならびに（ｃ）場合により、基板を溶媒中の機能性分子の希釈溶液と接触（例えば、浸漬）させること、を含み、機能性分子は、細孔が機能化されるが開放されたままであるように、セラミック表面に化学結合できる。

幾つかの実施形態において、細孔は、（ｉ）細孔が機能化されるが開放されたままであるように、セラミック表面に化学結合できる機能性分子の希釈溶液中に、かつ／または（ｉｉ）１種もしくは複数の金属塩（複数可）およびキレート化もしくは錯形成剤を含む溶液中に、バインダレス多孔性（例えば、表面に固定された）セラミック表面を有する基板を、浸漬する、噴霧する、ロール塗布するまたはさもなければ接触させること、ならびに水を取り去ること、かつ場合により（ｉ）もしくは（ｉｉ）、および／または（ｉ）と（ｉｉ）を繰り返して、細孔内で様々な機能性分子および／または金属酸化物の多層を積層すること、を含む、第一の材料（例えば、第一の物質）で部分的に充填されてよい。

幾つかの実施形態において、細孔は、（ｉ）細孔が物質で充填されるように、セラミック表面に化学結合できる機能性分子の溶液中に、かつ／または（ｉｉ）１種もしくは複数の金属塩（複数可）およびキレート化もしくは錯形成剤を含む溶液中に、バインダレス多孔性（例えば、表面に固定された）セラミック表面を有する基板、または部分的に充填された細孔を有する基板を浸漬する、噴霧する、ロール塗布するまたはさもなければ接触させること、ならびに水を取り去って細孔を完全に充填すること、を含む、材料（例えば、物質）で完全または実質的に充填される。

別の態様において、本明細書に記載される組成物（基板上のバインダレス多孔性金属酸化物表面改質材料）は、伝熱表面、流体バリア、フィルター、布地または織物、腐食バリア、光吸収表面、触媒、または分離媒体としての使用に適合される。

基板、この場合、平面基板上の表面に固定された表面材料の毛管上昇をテストするためのスキームを示す。基板は、基板の底５ｍｍ～１ｃｍを覆うのに充分な最小液高でコンテナ内に挿入される。 基板、この場合、平面基板上の表面に固定された表面材料の毛管上昇をテストするためのスキームを示す。液体に入れられた瞬間での基板上の液面が示される。 基板、この場合、平面基板上の表面に固定された表面材料の毛管上昇をテストするためのスキームを示す。ｈ_Ｌは、毛管上昇高の測定ゼロポイントであり、液体が、ｈ_Ｌより高く移動しなければ、液体はゼロのｈ_ｒｉｓｅを有する。時間が経過すると、開示された表面固定多孔性セラミック金属酸化物の液高は、基板の長さに従うであろう。所与の時間で、毛管上昇高（ｈ_ｒｉｓｅ）は、図１Ｃに示される通りバルク液高の最上部から基板を上昇した液体の高さを測定することにより決定され得る。未改質の基板は、長時間後であっても、ゼロの毛管上昇を有する。 酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムに基づく表面の水銀圧入ポロシメトリー測定により決定される、微分細孔容積に関するマルチモーダルな細孔径分布の例を示す。２つのピークは、１２．７ｎｍおよび５．５ｎｍに細孔の集中があることを示す。細孔の幾何学的形状は、円筒形であると仮定される。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。酸化亜鉛で構成された表面材料から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。亜鉛およびアルミニウムの層状複水酸化物で構成された表面材料から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。酸化マンガンで構成された表面材料から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。混合された水酸化マンガン－アルミニウムで構成された表面材料から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。酸化マグネシウムで構成された表面材料から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。マンガンおよびアルミニウムの層状複水酸化物で構成された非コート表面から得られた。 ＣｕＫ－アルファ線での微小角入射Ｘ線回折を利用して得られたスペクトルを示す。測定は、スキャン範囲１５～９０°および入射角１°での２シータスキャンであった。９９．９９９％アルミニウムで構成された非コート表面から得られた。 セラミック層の厚さによる細孔径分布の変化を示す。様々な厚さの４種の試料のＢＪＨにより決定される細孔径に対比した標準化累積細孔表面積のプロットである。「ｏ」の記号は、０．６８ミクロン厚のセラミック層を表す。「ｘ」の記号は、０．９３ミクロン厚のセラミック層を表す。「△」の記号は、１．１５ミクロン厚のセラミック層を表す。「＋」の記号は、２．０６ミクロン厚のセラミック層を表す。 セラミック層の厚さによる細孔径分布の変動を示す。第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比のプロットであり、細孔径の比が表面改質の厚さに応じて減少していることを示す。 リン酸アルキルの単層による細孔の部分的充填の前のセラミック表面を示す。より大きな細孔が維持され、細孔の部分的充填のためにより小さな細孔径にわずかにシフトしているが、約２．７ｎｍ未満の任意の細孔径が充填されると、もはやＢＪＨ吸着／脱離による決定では測定できなかった。注：５０オングストローム前後で観察された効果は、非平衡条件下にて細孔中で凝縮された液体窒素プローブが急速に蒸発する間の実験アーチファクトに対応する。 リン酸アルキルの単層による細孔の部分的充填の後のセラミック表面を示す。より大きな細孔が維持され、細孔の部分的充填によりより小さな細孔径にわずかにシフトしているが、約２．７ｎｍ未満の任意の細孔径が充填されると、もはやＢＪＨ吸着／脱離により決定では測定できなかった。注：５０オングストローム前後で観察された効果は、非平衡条件下にて細孔中で凝縮された液体窒素プローブが急速に蒸発する間の実験アーチファクトに対応する。

詳細な記載
多孔性金属酸化物（例えば、金属酸化物セラミック）組成物が、本明細書で提供される。本明細書に記載される表面改質材料は、持続性、薄さ、コンフォーマリティ、および／または種々の方法で機能化される能力などの所望の特性を付与し、それは広範囲の適用に多機能の利益を提供する。

多孔性金属酸化物組成物は、バインダを使用せずに表面改質材料として基板上に堆積される（例えば、コートされる）。表面改質のためのバインダレス工程は、それが非揮発性有機化合物（ＶＯＣ）溶媒を用いる環境に優しい処理をもたらし、より高温での操作を可能にし、かつ基板から最終表面への構造－特性関連性を調整することを可能にするため、有利である。

バインダレス表面改質材料が提供され、そこではバインダは材料の合成において用いられず、かつバインダは基板上に堆積される最終組成物中に存在しない。本明細書に記載される表面改質材料の形態は、組成物の化学的性質から独立した機能的特性を提供する。幾何学的表面（例えば、細孔構造）は、特有の第一の特性を付与してよく、化学組成は、第二の特性を付与してよく、第一および第二の特性は、互いに異なり独立している。例えば、１つの非限定的実施形態において、組成物の形態は、表面の湿潤性を制御する能力の機能的特性を有してよく、化学組成は、腐食の低減などの、異なる機能的特性を有してよい。構造は、測定可能な結晶性および多孔性を有し、他の非晶質ナノ材料と識別され、それは特異的親和性、触媒、電磁的、電動的（圧力）適用のために並外れて有用でありかつ有益であり得る。

開放された細孔は、充填されなくてよく、または表面改質材料の機能的特性を改変もしくは増強する１種もしくは複数の材料（複数可）もしくは物質（複数可）で部分的もしくは完全に充填されてよい。

材料の追加的層（複数可）が、機能的特性をさらに改変してよい。幾つかの実施形態において、表面改質材料は、毛管駆動性表面材料（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｄｒｉｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）、例えば非常に親水性の材料である。他の実施形態において、材料は、幾つかの液体（例えば、水）に対して撥液性であるが、他の液体（例えば、イソプロパノール）での毛管作用が可能である。他の実施形態において、材料は、毛管作用を介して複数の成分を分離できる（例えば、溶液から溶媒または溶質）。

定義
本明細書で提供される数値範囲は、その範囲を定義する数の全てを含む。

「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、他に明確に示されなければ、複数の言及を包含する。

本明細書および特許請求の範囲において本明細書で用いられる語句「および／または」は、そのように結び付けられた要素、即ち幾つかの例において共同的に存在し、他の例において分離して存在する要素の「どちらかまたは両方」を意味すると理解されなければならない。他に明確に断りがなければ、具体的に同定された要素に関係するか、または無関係であるかにかかわらず、他の要素が、場合により「および／または」の句により具体的に同定される要素以外に存在してもよい。したがって非限定的例として、「含むこと」などの制限のない言語と共同で用いられる場合の「Ａおよび／またはＢ」への言及は、一実施形態において、Ｂを有しないＡ（場合によりＢ以外の要素を含む）；別の実施形態においてＡを有しないＢ（場合によりＡ以外の要素を含む）；さらに別の実施形態において、ＡおよびＢの両方（場合により他の要素を含む）などを指し得る。

「バイモーダル」は、２つの明確なピークとして出現する２つの異なるモードを含む分布を指す。

「バインダ」または「結合剤」は、他の材料を一緒に保持してまたは引き寄せて、機械的に、化学的に、接着または凝集により、凝集性のある統一体を形成する、任意の材料または物質である。

「バインダレス」は、特に有機バインダもしくは樹脂（例えば、ポリマー、グルー、接着剤、アスファルト）または無機バインダ（例えば、石灰、ガラス入りセメント、石膏など）に関し、バインダの不在を指す。

「毛管上昇」は、多孔性基板の結果として液体の自由表面との接触の際に試料の上方で表面張力に駆動される液体流を指す（毛管上昇は、重力による力の方向（ベクトル）に平行であり、かつ逆方向である）。

「セラミック」は、金属、非金属、またはイオンおよび共有結合の無機化合物を含む固体材料を指す。

「接触角」は、接触表面で表面と気液界面の間の液体を通して測定される角度を指す。

「化成被覆」は、そこで反応体が、処理される表面と化学的に反応して基板を異なる化合物に変換する、表面層を指す。この工程は典型的には、付加または堆積ではない。

「第一四分位細孔径」は、細孔径が増加する方向で決定される累積細孔表面積が、ＢＪＨ気体吸着／脱離の測定により決定される総累積細孔表面積の２５％に相当する、細孔径の値を指す。

「親水性」は、水に対し高い親和性を有する表面を指す。接触角は、非常に低く、かつ／または測定不能であり得る。

「層状複水酸化物」は、包括的配列［ＡｃＢ Ｚ ＡｃＢ］_ｎ（ここでｃは、金属カチオンの層を表し、ＡおよびＢは、水酸化物アニオンの層であり、Ｚは、他のアニオンおよび／または中性分子（水など）の層である）を有する層状構造を特徴とする、イオン性固体の分類を指す。層状複水酸化物はまた、参照により本明細書に組み入れられるＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５２１２０号に記載される。

「平均」は、算術平均または平均を指す。

「平均細孔径」は、円筒形の細孔を仮定して、総細孔容積の４倍を総表面積で割る（４Ｖ／Ａ）Ｂａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ（ＢＪＨ）吸着／脱離法からの総表面積および総容積の測定を利用して計算される。

「マルチモーダル」は、１つより多くの明確なピークとして出現する１つより多くのモードを含む、分布を指す。

流体メカニズムにおける「浸透性」は、それを経由して流体を通過させる細孔材料の能力の尺度である。媒体の浸透性は、多孔性に関係するが、媒体中の細孔の形状およびその連結度にも関係する。

「細孔径分布」は、水銀圧入ポロシメトリー（ＭＩＰ）およびＷａｓｈｂｕｒｎ式により決定される各細孔径の相対的存在率、または範囲、または細孔径を指す。

「多孔率」は、材料の中の空隙（即ち「空所」）の尺度であり、０～１の間、または０％～１００％の間のパーセンテージとしての、総容積に対する空隙容積の分率である。本明細書に開示される多孔率は、水銀圧入ポロシメトリーにより測定された。

「多孔性」は、固体材料内の空間、穴、または空隙を指す。

「超疎水性」は、湿潤することが極めて困難である表面を指す。超疎水性材料上の、この場合、超疎水性表面上の水滴の接触角は、１５０°を超える接触角を指す。高疎水性接触角は、１２０°を超える。

「投影された基板面積の平方メートルあたりの表面積」は、通常は平方メートルで測定され、それが原子レベルで平滑であれば（表面粗さがない）、典型的にまた平方メートルで、基板の表面積に分割される、実際の測定された表面積を指す。

「相乗作用」または「相乗的」は、２つ以上の物質、材料、または薬剤の、それらの個別の効果の合計よりも大きな（正の相乗作用）、または小さな（負の相乗作用）組み合わせ効果を生じる、それらの間の相互作用または協同を指す。

「厚さ」は、基板の表面と表面改質（例えば、セラミック）材料の最上部の間の長さを指す。

「第三四分位細孔径」は、細孔が増加する方向で決定される累積細孔表面積が、ＢＪＨ気体吸着／脱離の測定により決定される総累積細孔表面積の７５％に相当する、細孔径の値を指す。

「屈曲度」は、細孔構造を通る最短経路Δｌと、その経路の始点と終点の間のユークリッド距離Δｘの分率を指す。

「整調可能な」は、材料の機能、特徴、または性質を変化または改質させる能力を指す。

組成物
多孔性セラミック（例えば、金属酸化物および／または金属水酸化物）表面改質組成物が、本明細書で提供される。組成物は、基板の表面上の表面改質材料、例えば表面に固定された材料として提供される。幾つかの実施形態において、多孔性セラミック材料は、金属酸化物および／または水酸化物セラミック、例えば単一金属または混合金属酸化物および／または水酸化物セラミックを包含する。幾つかの実施形態において、多孔性セラミック材料は、金属水酸化物および／または水酸化物セラミック、例えば単一金属または混合金属酸化物および／または水酸化物セラミックを包含する。幾つかの実施形態において、多孔性セラミック材料は、金属酸化物および金属水酸化物セラミックを含み、金属酸化物および金属水酸化物は、同じまたは異なる単一金属または混合金属を含む。幾つかの実施形態において、多孔性セラミック材料は、金属酸化物および／または金属水酸化物セラミックを含み、基板は、水または他の化合物により水和され、表面エネルギーの変化、かつ潜在的にセラミックの金属水酸化物組成物対金属酸化物の比率の変化をもたらす。幾つかの実施形態において、多孔性セラミック材料は、金属水酸化物を含み、金属水酸化物の少なくとも一部は、層状複水酸化物の形態であり、例えば金属水酸化物の少なくとも約５％、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％は、層状複水酸化物である。

本明細書に記載される組成物の幾つかの実施形態において、「金属酸化物」または「金属水酸化物」は、それぞれ金属酸化物もしくは金属水酸化物の水和物の形態であってよく、または金属酸化物もしくは金属水酸化物の一部が、それぞれ金属酸化物もしくは金属水酸化物の水和物の形態であってよい。

混合金属酸化物または混合金属水酸化物は、例えば、非限定的に鉄、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、クロム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、亜鉛、鉛、スズ、タングステン、セリウム、プラセオジミウム、サマリウム、ガドリニウム、ランタン、マグネシウム、アルミニウム、またはカルシウムなどの、１種より多くの金属の、それぞれ酸化物または水酸化物を包含してよい。

本明細書における表面改質材料（バインダレス多孔性セラミック材料）は、バインダを用いずに基板上に堆積される。幾つかの実施形態において、本明細書に記載される表面改質材料は、基板上に固定される。

幾つかの実施形態において、セラミック材料は、オープンセル多孔性構造を有し、例えば、１時間で閉鎖コンテナ中の重力に対し表面の上方約５ｍｍより大きい、低表面張力（例えば、約２５ｍＮ／ｍ未満、イソプロパノールなど）を有する液体の毛管上昇をもたらす能力；約０．１ｍ^２／ｇ～約１０，０００ｍ^２／ｇの表面積；約１０ｎｍ～約１０００ｎｍまたは約１ｎｍ～約１０００ｎｍの平均細孔径；水銀（Ｈｇ）圧入ポロシメトリーにより測定される約０～約１ｃｃ／ｇの細孔容積；および最短距離までの流体経路の長さにより定義される約１～約１０００の屈曲度、つまり「弧と弦の比」；および／または約１～約１０，０００ミリダルシーの浸透率、の１つまたは複数を特徴とする。

バインダレスセラミック表面改質材料は、多孔性であり、約５％～約９５％の多孔率を有する。幾つかの実施形態において、多孔率は、少なくとも約５％、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、もしくは９５％のいずれか、または約５％、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、もしくは９５％を超える値のいずれかであってよい。幾つかの実施形態において、多孔率は、約１０％～約９０％、約３０％～約９０％、約４０％～約８０％、または約５０％～約７０％である。

バインダレス多孔性表面改質材料は、多孔性であり、約１～１０，０００ミリダルシーの浸透率を有する。幾つかの実施形態において、浸透率は、少なくとも約１、１０、１００、５００、１０００、５０００または１０，０００ミリダルシーのいずれかであってよい。幾つかの実施形態において、浸透率は、約１～約１００、約５０～約２５０、約１００～約５００、約２５０～約７５０、約５００～約１０００、約７５０～約２０００、約１０００～約２５００、約２０００～約５０００、約３０００～約７５００、約５０００～約１０，０００、約１～約１０００、約１０００～約５０００、または約５０００～約１０，０００ミリダルシーである。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、水銀圧入ポロシメトリーにより決定される約１００ｍｍ^３／ｇ～約７５００ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含む。幾つかの実施形態において、空隙容積は、少なくとも約１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、５５００、６０００、６５００、７０００、または７５００ｍｍ^３／ｇのいずれかである。幾つかの実施形態において、空隙容積は、約１００～約５００、約２００～約１０００、約４００～約８００、約５００～約１０００、約８００～約１５００、約１０００～約２０００、約１５００～約３０００、約２０００～約５０００、約３０００～約７５００、約２５０～約５０００、約３５０～約４０００、約４００～約３０００、約２５０～約１０００、約２５０～約２５００、約２５００～約５０００、または約５００～約４０００ｍｍ^３／ｇのいずれかである。

本明細書に開示されるバインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、液体材料とのその相互作用により特徴づけられてよい。前に注記された通り、表面改質材料は、１時間で閉鎖コンテナ中の重力に対し表面の上方約５ｍｍより大きい、低表面張力（例えば、約２５ｍＮ／ｍ未満、イソプロパノールなど）を有する液体の毛管上昇をもたらす能力を特徴としてよい。非限定的に、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロオクタン、ｎ－ヘキサン（ＨＥＸ）、ポリジメチルシロキサン（Ｂａｙｓｉｌｏｎｅ Ｍ５）、塩化ｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ヘプタン、ｎ－オクタン（ＯＣＴ）、塩化イソブチル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、１－クロロブタン、塩化イソアミル、プロパノール、ｎ－デカン（ＤＥＣ）、臭化エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ｎ－ウンデカン、シクロヘキサンを含む、２０℃で約２５ｎＭ／ｍ未満の表面張力を有する他の溶媒が、用いられてよい。アセトン（２－プロパノン）、ｎ－ドデカン（ＤＤＥＣ）、イソバレロニトリル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン、ｎ－テトラデカン（ＴＤＥＣ）、ｓｙｍ－テトラクロロメタン、ｎ－ヘキサデカン（ＨＤＥＣ）、クロロホルム、１－オクタノール、ブチロニトリル、ｐ－シメン、イソプロピルベンゼン、トルエン、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１－デカノール、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセルソルブ）、１，３，５－トリメチルベンゼン（メシチレン）、ベンゼン、ｍ－キシレン、ｎ－プロピルベンゼン、エチルベンゼン、ｎ－ブチルベンゼン、１－ニトロプロパン、ｏ－キシレン、ドデシルベンゼン、フマル酸ジエチルエステル、デカリン、ニトロエタン、二硫化炭素、シクロペンタノール、１，４－ジオキサン、１，２－ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジプロピレングリコール、シクロヘキサノール、ヘキサクロロブタジエン、ブロモベンゼン、ピロール（ＰＹ）、 Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ニトロメタン、フタル酸ジエチルエステル、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ピリジン、メチルナフタレン、ベンジルアルコール、アントラニル酸エチルエステル、ヨードベンゼン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、ｍ－ニトロトルエン、ブロモホルム、ｏ－ニトロトルエン、イソチオシアン酸フェニル、ａ－クロロナフタレン、フルフラール（２－フルアルデヒド）、キノリン、１，５－ペンタンジオール、アニリン（ＡＮ）、ポリエチレングリコール２００（ＰＥＧ）、アントラニル酸メチルエステル、ニトロベンゼン，ａ－ブロモナフタレン（ＢＮ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、１，２，３－トリブロモプロパン、安息香酸ベンジル（ＢＮＢＺ）、１，３－ジイソプロパン、３－ピリジルカルビノール（ＰＹＣ）、エチレングリコール（ＥＧ）、２－アミノエタノール、ｓｙｍ－テトラブロモエタン、ジヨードメタン（ＤＩ）、チオジグリコール（２，２’－チオビスエタノール）（ＴＤＧ）、ホルムアミド（ＦＡ）、グリセロール（ＧＬＹ）、水（ＷＡ）、および水銀を含む、２０℃で約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する他の溶媒が、用いられてよい。

バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、様々な温度で水の毛管上昇をもたらす能力を有してよい。これらの材料は、エタノール－水、酢酸エチル－エタノールもしくはブタノール－水などの、混和性材料および二成分共沸混合物を分離する能力、三成分共沸混合物を分解する能力、またはエタノールおよび水を含む混合物からアミルアルコールを除去する能力を有してよい。

その上にバインダレス多孔性セアラミック表面改質材料が堆積（例えば、固定）される基板は、表面改質組成物の構造的もしくは機能的特徴、または機能的用途に適した任意の材料で構成されてよい。幾つかの実施形態において、基板は、アルミニウムであるか、またはアルミニウム（例えば、アルミニウム合金）、スチール合金、亜鉛、亜鉛合金、銅、銅合金、ガラス、ポリマー、コポリマーもしくはプラスチックを含有する。幾つかの実施形態において、基板は、金属を含み、セラミック材料中の主たる金属は、基板中の主たる金属と異なる。主たる金属は、例えば原子金属ベースのＸ線回折により決定される、基板またはセラミック材料中の全金属の少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、または９５％である金属である。基板の主たる金属の例としては、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、チタンおよびマグネシウムが挙げられるが、これらに限定されない。セラミックの主たる金属の例としては、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、銅、ガドリニウム、タングステン、スズ、鉛、およびコバルトが挙げられるが、これらに限定されない。

幾つかの実施形態において、基板は、基板金属の局所溶解を可能にする反応条件下で反応（例えば、溶解）できる金属を含み、基板金属は、バインダレス多孔性セラミック材料に組み入れられる。例えば、アルミニウム基板は、セラミック材料が基板上に堆積されるとバインダレス多孔性セラミック材料に組み入れられる、アルミニウム（例えば、Ａｌ^２＋）を提供してもよい。

バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、１種または複数の金属酸化物および／または金属水酸化物（および／またはそれらの水和物）を含む。本明細書に開示されるセラミック組成物中に含まれ得る金属の非限定的例としては、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、銅、ガドリニウム、タングステン、スズ、鉛、およびコバルトが挙げられる。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、遷移金属、第ＩＩ族元素、希土類元素（例えば、ランタン、セリウム、ガドリニウム、プラセオジミウム、スカンジウム、イットリウム、サマリウム、またはネオジミウム）、アルミニウム、スズ、または鉛を含む。幾つかの実施形態において、セラミック材料は、非限定的に、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、プラセオジミウム、およびコバルトを含む２種以上の金属酸化物（例えば、混合金属酸化物）を含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、亜鉛およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；ＺｎＯおよびＡｌ_２Ｏ_３およびアルミン酸亜鉛の混合物；Ｚｎ、Ａｌおよび酸素を含むあらゆる全ての相を含む材料の混合物；マンガンおよびマグネシウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；酸化マンガン；酸化アルミニウム；混合金属のマンガンの酸化物および／もしくは水酸化物；マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マグネシウム、セリウムおよびアルミニウムの混合物；亜鉛、ガドリニウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；コバルトおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マンガンおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；セリウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；鉄およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；タングステンおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；スズおよびアルミニウムの酸化物の混合物；酸化および／もしくは水酸化タングステン；酸化および／もしくは水酸化マグネシウム；酸化および／もしくは水酸化マンガン；酸化および／もしくは水酸化スズ；または酸化および／もしくは水酸化亜鉛を含む。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料中の少なくとも１種の金属は、２^＋酸化状態にある。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、ガドリニウムおよびコバルトの１種または複数の酸化物および／または水酸化物を含み、基板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、超疎水性である。幾つかの実施形態において、表面改質材料は、高疎水性である。幾つかの実施形態において、表面改質材料は、セラミック材料を含まない基板に比較して、湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、電磁的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、および耐食性から選択される１種または複数の機能的特徴を含む。

バインダレス多孔性セラミック表面改質材料の細孔は、１種もしくは複数の気体で充填されたオープンセルを含んでよく、部分的に充填された（例えば、１種または複数の固体材料（複数可）で部分的に充填された）セルを含んでよく、または完全にもしくは実質的に充填された（例えば、１種または複数の液体および／または固体材料（複数可）で完全にまたは実質的に充填された）セルを含んでよい。幾つかの実施形態において、細孔は、気体、液体もしくは固体物質、またはそれらの組み合わせで部分的に、実質的にまたは完全に充填される。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質は、溶媒を測定するため、特徴づけるため、モジュレートするため、または分離するために用いられてよい。

幾つかの実施形態において、細孔は、第一の材料で部分的に充填され、その後、第二の材料で部分的にまたは完全に充填される。幾つかの実施形態において、第二の材料は、部分的に充填された細孔の上に材料の層として添加される。幾つかの実施形態において、第一の材料は、気体、固体もしくは液体、または気体、液体、および／もしくは固体物質（複数可）の組み合わせである。幾つかの実施形態において、第二の材料は、気体、固体および／もしくは液体物質（複数可）、または環境（例えば、空気）である。例が含み、およびそれにより付与される機能としては、多孔性、ウィッキング、忌避性および／もしくは湿潤挙動の変化；コンポジット（多孔性材料および第二の材料を含む）における、電気的／絶縁的特性を改質する変化、耐摩擦性、硬度、靭性、感触、弾性率、降伏強度、降伏応力、ヤング率、表面（圧縮または引張）応力、および／もしくは弾性などの機械的特性を改質するための変化；熱拡散率、伝導度、熱膨張率、熱界面応力、および／もしくは熱異方性などの熱的特性の変化；放射率、色、反射率、および／もしくは吸収係数などの光学特性の改質；腐食、触媒、反応性、不活性、適合性、耐汚染性、イオンポンプブロッキング、微生物抵抗性、および／もしくは微生物適合性などの化学的特性の改質；ならびに／または生物触媒の基質、が挙げられる。

幾つかの実施形態において、第一の材料は、第二の材料と正または負の相乗的様式で相互作用して、非限定的に、湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性および／または耐食性などの、セラミック材料の１種または複数の機能的特徴を改変する。

細孔を部分的にまたは完全に充填するために用いられ得る非限定的材料は、頭部基および末端基を有する分子などの、表面に結合できる分子を含み、頭部基は、シラン、ホスホナート、ホスホン酸、カルボン酸、ビニル、水酸化物、チオールまたはアンモニウム化合物である。末端基は、炭化水素、フルオロカーボン、ビニル基、フェニル基、および／または第四級アンモニウム基などの任意の機能的基を包含し得る。他のセラミック材料もまた、細孔中に部分的にまたは完全に堆積され得る。ポリマーもまた、細孔中に部分的にまたは完全に堆積されてよい。セラミック材料は、例えば亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、ガドリニウムおよびコバルトの１種または複数の酸化物を含んでよい。加えてセラミック材料は、例えば粘土、シリカおよびガラスなどの、主としてイオンおよび共有結合で保持される金属、非金属、またはメタロイド原子の無機化合物を含む、表面改質材料に添加され得る任意の固体材料を含んでよい。ポリマーは、例えば、麻、シェラック、琥珀、羊毛、絹、天然ゴム、セルロース、および他の天然繊維、糖、ヘミセル－およびハロ－セルロース、多糖類などの天然の高分子材料、ならびに細胞外タンパク質、ＤＮＡ、キチンなどの生体由来材料を含んでよい。合成ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、合成ゴム、フェノールホルムアルデヒド樹脂、（またはベークライト）、ネオプレン、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ＰＶＢ、シリコーン、ポリイソブチレン、ＰＥＥＫ、ＰＭＭＡ、およびＰＴＦＥを含有するポリマーおよびコポリマーが挙げられる。

幾つかの実施形態において、細孔は、薄いコンポジットポリマー層で部分的に充填されて、ポリマーにより提供される多孔性および機能性を有する表面改質材料を生成する。他の実施形態において、細孔は、厚いポリマー層で完全に充填されて、多孔性基部材料およびポリマー層のコンポジット特性を有する厚いポリマー層を有する表面改質材料を生成する。本明細書の組成物中に記載されるポリマーは、コポリマーを包含する。

幾つかの実施形態において、細孔は、表面改質材料の表面の上に堆積された材料の層で部分的にまたは完全に充填される。幾つかの実施形態において、非限定的に、アンモニウム基（例えば、第四級アンモニウム基）、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、フルオロアルキル基などの、表面改質材料に１種または複数の官能基（複数可）を付加する材料の層が、堆積される。幾つかの実施形態において、ポリマーまたはセラミック層が、堆積される。一実施形態において、基板上のバインダレス多孔性セラミック材料のセラミックと同じまたは異なるセラミックであるセラミック最上面層が、堆積される。官能基（複数可）およびそれにより付与される機能の例としては、抗微生物機能のための第四級アンモニウム基、撥水性および炭化水素親和性のためのアルキル基、撥水および撥油機能のためのペルフルオロアルキル基、機械的特性機能のためのポリマー、美容的機能、光電子的機能または防食機能のための他のセラミックが挙げられる。

幾つかの実施形態において、細孔は、気体、液体もしくは固体物質、またはそれらの組み合わせで部分的にまたは完全に充填されて、組成物は、セラミック材料の上の最上面材料の層をさらに含み、最上面材料は、非限定的に、液体による湿潤性および／または液体中の化合物の選択的分離などの、１種または複数の機能性を付与する。特定の実施形態において、最上面材料は、それにより細孔が部分的に、実質的にまたは完全に充填される物質とは別の材料であり、それ自体は細孔に充填および侵入しない。幾つかの実施形態において、最上面材料は、細孔中の物質（複数可）と相互作用する。例えば、最上面材料は、細孔中の物質（複数可）と相互作用して、非限定的に、熱管理、電気化学的反応性のモジュレーション、および／または機械的特性のモジュレーションなどの、１種または複数の機能性を提供してよい。特定の実施形態において、最上面材料は、それとバインダレス多孔性セラミック材料が接触している周辺環境である。

幾つかの実施形態において、細孔は、ポリマーまたはセラミック材料で実質的にまたは完全に充填される。

幾つかの実施形態において、細孔中の材料は、表面改質材料と相互作用する。そのような材料およびそれにより付与される機能の例としては、周囲の液体もしくは蒸気による表面改質材料の酸化、微量成分（例えば、環境汚染物質）の凝縮、環境の空気からのＣＯもしくはＨ_２Ｓなどの有害環境材料の捕捉もしくは酸化、ならびに／または添加試料からの材料（即ち、ＨＰＬＣカラムコーティング）の回収および保有が挙げられる。例えばこれは、再使用可能な化学センサを作製するのに用いられ得、例えば、試料が冷却され、凝縮が起こり、電気的特性を変化させる（この場合、環境凝縮物は、細孔中の第二の（または第三の）材料であってよく、その後、ＵＶへの暴露が、材料を浄化するために用いられてよい）。

幾つかの実施形態において、環境中の、または細孔に添加される水分は、細孔中の材料と相互作用して、細孔中の材料または表面改質材料を改質する。そのような材料およびそれにより付与される機能の例としては、光学特性における湿潤挙動の変化、酸化状態または反応性の変化、蒸発、艶消し、アイシングまたは凝縮の速度の変化が挙げられる。

幾つかの実施形態において、細孔中の材料は、表面全体の特性を「整調」するために表面改質材料と相互作用するように設計されてよい。整調可能な特性の例としては、湿潤性、硬度、微生物抵抗性、触媒活性、耐食性、色、および／または光化学活性が挙げられるが、これらに限定されない。

幾つかの実施形態において、材料の最上層が、表面改質材料の上に堆積される。そのような最上層材料の例としては、抗微生物機能のための第四級アンモニウム基、撥水性および炭化水素親和性のためのアルキル鎖、撥水および撥油機能のためのペルフルオロアルキル基、機械的特性機能のためのポリマー、美容的機能、光電子的機能または錆止め機能のための他のセラミックが挙げられるが、これらに限定されない。そのような最上層材料により付与される機能性の例としては、多孔性、ウィッキング、忌避性および／もしくは湿潤挙動の変化；コンポジット（多孔性材料および第二の材料を含む）における、電気的／絶縁的特性を改質する変化、耐摩擦性、硬度、靭性、感触、弾性率、降伏強度、降伏応力、ヤング率、表面（圧縮または引張）応力、引張強度、圧縮強度、および／もしくは弾性などの機械的特性を改質するための変化；熱拡散率、伝導度、熱膨張率、熱界面応力、および／もしくは熱異方性などの熱的特性の変化；放射率、色、反射率、および／もしくは吸収係数などの光学特性を改質するための変化；腐食、触媒、反応性、不活性、適合性、耐汚染性、イオンポンプブロッキング、微生物抵抗性、および／もしくは微生物適合性などの化学的特性の改質；ならびに／または生物触媒の基質が挙げられるが、これらに限定されない。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料および細孔中の材料は、相乗的様式で相互作用し、例えば表面改質材料および／または細孔中の材料のみの機能性に比較して、表面改質材料および／または細孔中の材料の少なくとも１種の機能性を増強または低減する。幾つかの実施形態において、細孔内の２種以上の材料が、相乗的様式で相互作用し、例えば細孔中の少なくとも１種の材料のみの機能性に比較して、その材料の少なくとも１種の機能性を増強または低減する。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、ポリマーなどの基板材料または本明細書に開示される基板材料のいずれかに比較して、紫外線による分解に対し抵抗性である。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、約０．５マイクロメートル～約２０マイクロメートルの厚さを含む。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、約０．２マイクロメートル～約２５マイクロメートルの厚さを含む。幾つかの実施形態において、厚さは、少なくとも約０．２、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、または２５マイクロメートルのいずれかである。幾つかの実施形態において、厚さは、約０．２～約０．５、約０．５～約１、約１～約５、約３～約７、約５～約１０、約７～約１５、約１０～約１５、約１２～約１８、約１５～約２０、約１８～約２５、約０．５～約１５、約２～約１０、約１～約１０、約３～約１３、約０．５～約１５、約０．５～約５、約０．５～約１０、または約５～約１５マイクロメートルのいずれかである。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、約０°～約１８０°の水接触角を特徴とする。他の実施形態において、水接触角は、約３０°未満である。他の実施形態において、水接触角は、約１５０°を超える。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、非対称であり、例えば、球形、円筒形、立方体でない、または容積に対し明確に確定され相対的に一定の表面積の正規分布を有するようにさもなければ順序づけられていない細孔形態であり、バインダレス多孔性セラミック表面改質の厚さの関数として第三四分位での細孔径に対する第一四分位での細孔径の比により特徴づけられる。詳細には、細孔形態は、球形、円筒形または立方体構造に比較すると、中心に関し非対称である。非対称の細孔の非限定的例は、全体として参照により本明細書に組み入れられるＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／３９７４３号に表される。

非対称のバインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、基板からの距離により変動する広い細孔径分布により特徴づけられてよい。詳細には、基板からの所与の距離での細孔構造は、例えば本明細書に記載される通り、局所的に特徴づけられ得、異なる距離で異なる特徴づけを有する。得られた非対称性は、基板、イオン移動度、温度、圧力、および濃度などの加工条件の組み合わせによりｉｎ ｓｉｔｕで決定される。非対称性の程度は、混合、撹拌、電場のモジュレーション、およびタンク濾過などのバルク手段を通して、または剪断速度、流れの衝突、もしくは表面電荷の改質およびモジュレーションなどの表面指向性の（ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｒｅｃｔｅｄ）処理手段を通して、さらに改質され得る。非対称は、エッチング、トラックエッチング、イオンビームミリング、酸化、光触媒などの種々の手段を通して、または追加の手段を通してｅｘ ｓｉｔｕで決定され得る。これらのアプローチは、ゼオライト、トラックエッチングされた膜、または膨張ＰＴＦＥ膜などの、厚さおよび／または細孔の深さを備える、より狭い、または対称の細孔構造を有する材料を参照することである。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、フッ素を含まない。これらの実施形態の幾つかにおいて、非フッ素化材料は驚くべきことに、湿潤性パラメータ、接触角および毛管上昇により測定される場合それらのフッ素化された同等物より優れる。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、約１．１ｍ^２～約１００ｍ^２／ｍ^２基板投影面積の表面積を含む。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、約１０ｍ^２～約１５００ｍ^２／ｍ^２基板投影面積の表面積を含む。幾つかの実施形態において、表面積は、少なくとも約１０、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０、１３００、１３５０、１４００、１４５０、または１５００ｍ^２／ｍ^２基板投影面積のいずれかである。幾つかの実施形態において、表面積は、約１０～約１００、約５０～約２５０、約１５０～約５００、約２５０～約７５０、約５００～約１０００、約７５０～約１２００、約１０００～約１５００、約７０～約１０００、約１５０～約８００、約５００～約９００、または約５００～約１０００ｍ^２／ｍ^２基板投影面積のいずれかである。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、約１５ｍ^２～約１５００ｍ^２／ｇセラミック材料の表面積を含む。幾つかの実施形態において、表面積は、少なくとも約１５、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０、１３００、１３５０、１４００、１４５０、または１５００ｍ^２／ｇセラミック材料のいずれかである。幾つかの実施形態において、表面積は、約１５～約１００、約５０～約２５０、約１５０～約５００、約２５０～約７５０、約５００～約１０００、約７５０～約１２００、約１０００～約１５００、約５０～約７００、約７５～約６００、約１５０～約６５０、または約２５０～約７００ｍ^２／ｇセラミック材料のいずれかである。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、約２ｎｍ～約５０ｎｍの範囲であるメソ多孔性平均細孔径を含む。他の実施形態において、平均細孔径は、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲である。幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック材料は、約２ｎｍ～約２０ｎｍの平均細孔径を含む。幾つかの実施形態において、平均細孔径は、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０ｎｍのいずれかである。幾つかの実施形態において、平均細孔径は、約２～約５、約４～約９、約５～約１０、約７～約１２、約９～約１５、約１２～約１８、約１５～約２０、約４～約１１、約５～約９、約４～約８、または約７～約１１ｎｍのいずれかである。

バインダレス多孔性金属酸化物材料を作製する方法
本明細書に記載されるバインダレスセラミック多孔性表面改質材料は、１種または複数の金属塩（複数可）を含む水溶液に清浄な基板を一定時間浸漬して基板上に所望の厚さの多孔性コーティング組成物を実現することを含む方法により生成されてよい。溶液はまた、キレート化または錯形成剤を含有してよい。ｐＨ、温度、および堆積時間（例えば、約５分～約３００分）は、生成される表面改質材料の所望の厚さ、形態、および表面多孔性に適する。溶液のｐＨは、酸性または塩基性材料の添加により表面改質の特徴（例えば、所望の結晶構造および／または表面多孔性）を調整するために１～１２の範囲で調整されてよい。金属塩（複数可）は、例えば、マグネシウム、アルミニウム、セリウム、鉄、コバルト、ガドリニウム、マンガン、タングステン、亜鉛、および／またはスズの塩を含んでよい。塩は、例えば、硫酸、硝酸、塩化物、または酢酸のアニオンとの金属カチオン塩であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、例えば、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、またはヘキサフルオロリン酸であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、ハロゲン化物であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、例えば塩化物、臭化物またはヨウ化物であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、カルボン酸であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、またはイソ酪酸であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、ハロゲン化カルボン酸であってよい。金属カチオン塩中のアニオンは、例えば、トリクロロ酢酸またはトリフルオロ酢酸であってよい。他の実施形態において、ナトリウムカチオン塩が、例えばスズ酸ナトリウムなどの金属アニオンと共に用いられる。幾つかの実施形態において、金属塩の濃度は、水性溶液中で約１ｍＭ～約５Ｍである。幾つかの実施形態において、例えば、クエン酸、尿素、高級アミン、ジアミン、トリアミンもしくはテトラアミン、チオグリセロール、オレイン酸、他の脂肪酸、ポリオール、Ｔｗｅｅｎ８０、他の界面活性剤、またはそれらの組み合わせなどのキレート化または錯形成剤が、約１ｍＭ～約５Ｍの濃度で含まれる。幾つかの実施形態において、例えば、アミン（例えば、ジアミン（尿素またはエチレンジアミンなど）、トリアミン、テトラアミン（ヘキサメチレンテトラアミンなど））もしくはアルカリ金属塩などの還元剤（例えば、塩基）、または例えば水酸化カルシウムなどの、金属水酸化物が、含まれる。例えば、還元剤は、より高い酸化状態からより低い酸化状態へと（例えば、Ｆｅ^３＋からＦｅ^２＋に）金属の酸化状態を変化させてよい。幾つかの実施形態において、還元剤に対する金属塩の比は、約２：１～約０．５：１である。

幾つかの実施形態において、反応条件は、基板の金属の局所溶解およびバインダレス多孔性セラミック材料への取り込みを促進する。例えば、アルミニウム含有基板からのアルミニウムの局所溶解が、基板上に堆積されるバインダレス多孔性セラミック材料へのアルミニウム（例えば、Ａｌ^２＋）に寄与してよい。

幾つかの実施形態において、基板は、洗浄およびすすぎにより、ゆるくかつ軽く接着した堆積片を除去するため、および特有の基板について概説された種々の金属浄化溶液または浄化溶液を除去するために浄化されてよい。種々の処理条件が、ゆるく、かつ軽く接着した堆積片の良好な除去のために許容される。

幾つかの実施形態において、基板は、アルカリベースの浄化溶液を用いて処理されて、基板から油脂を鹸化および除去する。一例は、およそ１１以上のｐＨを有する水性溶液中での苛性ソーダの使用である。他の実施形態において、約９より高いｐＨを有するアルカリ性浄化溶液が、用いられる。他の実施形態は、蒸気または溶媒に基づく方法などの代替的な脱脂洗浄手段を用いてよい。種々の処理条件が、表面油脂の良好な除去のために許容される。

幾つかの実施形態において、基板はさらに、基板材料のアルカリエッチングによる表面処理のための公知の方法を利用して表面を均質化するために調製される。この工程は、表面酸化物および表面水酸化物、反応産物、および金属間化合物材料を発生し、そのいくつかは、エッチング溶液に不溶性であり、すすぎ、機械的手段、またはスマット除去として当該産業において公知の工程により基板から除去されなければならない。スマット除去または脱酸素溶液は典型的には、クロム酸、硫酸、硝酸もしくはリン酸、またはそれらの組み合わせなどの酸溶液を含む。硫酸第二鉄溶液が、使用されてよい。スマット除去溶液は、溶解または機械的除去（例えば、ケイ素含有粒子）により、反応産物、酸化物、水酸化物、および金属間化合物材料を除去する。多くの所有権のある表面調製材料が、入手できる。酸エッチング、電解研磨、超音波処理、または基板酸化物、水酸化物、反応産物、および金属間化合物を除去する他の表面仕上げ処理の予備的方法などの他の表面調製の選択肢が、うまく使用され得る。種々の処理条件が、良好な基板の表面調製およびスマットの除去のために許容される。

幾つかの実施形態において、基板は、基板が処理浴と反応してナノ構造材料を形成する、１種または複数の処理ステップを用いて処理される。本明細書に記載される溶液は、水性ベースであり、水性溶液中の約１ｍＭ～約５Ｍの金属塩、および／または約１ｍＭ～約５Ｍの濃度のポリオール、ポリエーテル、尿素、第二級およびより高級のアミン、ジアミン、トリアミン、もしくはテトラアミンなどのキレート化剤もしくは錯形成剤を含む。異なるタンクの深さに対する静水圧を含まない処理条件は、６５～２００ｋＰａの範囲であり、温度は、これらの溶液について液相平衡にわたり、濃度および組成に応じて－２０℃～１９０℃の範囲である。

幾つかの実施形態において、基板は、溶液から取り出され、約１００℃～約１０００℃の温度で約０時間～約５時間加熱される。幾つかの実施形態において、基板は、溶液から取り出され、約１００℃～約１０００℃の温度で約０時間～約５時間加熱されて、基板および金属酸化物表面改質物から実質的に全ての水を除去する。

場合により、基板は、セラミック表面に化学結合できる適当な溶媒により機能性分子の希釈溶液（例えば、約２％未満、または約０．００１％～約２％）中に浸漬され、そのような細孔は、機能化されるが開放されたままである。

幾つかの実施形態において、方法は、１種、２種、またはより多くの材料（複数可）で細孔を部分的に充填することを含む。例えば、方法は、（ａ）表面に固定された多孔性セラミック表面を有する基板を取得すること、細孔が機能化されるが開放されたままであるように、セラミック表面に化学結合できる機能性分子の希釈溶液に基板を浸漬すること、および／または（ｂ）基板を別の溶液中に浸漬して、先に記載された通り細孔内および表面上にさらなるセラミックを堆積すること、および加熱して、前と同様に水を取り去ること、かつ場合により（ａ）、または（ｂ）、または（ａ）と（ｂ）を繰り返して、細孔内に様々な機能性分子および／または金属酸化物の多層を積み重ねること、を含む。噴霧、注入、滴加、または気相堆積（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの、第一または第二の材料を導入するための他の非限定的な方法が、開発されてもよい。

幾つかの実施形態において、方法は、細孔を１種または複数の材料（複数可）で完全に充填することを含む。例えば、方法は、表面に固定された多孔性セラミック表面を有する基板を取得すること、および細孔が物質で充填されるようにセラミック表面に化学結合できる機能性分子のより濃縮された溶液（例えば、約１％～約２％）の中に基板を浸漬すること；ならびに／または先に記載された通り別の金属塩溶液の中に基板を浸漬すること、および先に記載された通り水を取り去って細孔を完全に充填すること、を含む。噴霧、注入、滴加、または気相堆積などの、細孔充填材料を導入するための他の非限定的な方法が、開発されてもよい。

用途
様々な実施形態において、本明細書に記載されるバインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、非限定的に伝熱表面、流体バリア、フィルター、布地または織物、および分離媒体としての使用などの、種々の適用において用いられてよい。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、錆止め材料である。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、抗微生物材料である。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、自浄性材料である。例えば、表面改質材料は、実質的に水およびリントのない表面を提供し、即ち水の蓄積および／または蒸発による堆積片を蓄積しない。

幾つかの実施形態において、バインダレス多孔性セラミック表面改質材料は、特有の用途のために「整調可能」である。表面材料の上の細孔および／または層を充填するために用いられる材料（複数可）は、表面改質材料の機能性を増強し、かつ／または追加の機能性を提供する。色、例えば赤色、緑色、白色、黒色、褐色などの他の特性もまた、細孔を充填した材料および／または表面の上の層状の材料のおかげで整調可能であってよい。

他の実施形態において、材料は、毛管作用を介して複数の成分を分離できる（即ち、溶液から溶媒または溶質）。ウィッキング作用は、溶質を溶液中に残したまま、表面から溶媒を急速に吸い上げることができる。表面は、分離効果を最適化するために整調可能である。

以下の実施例は、本発明を例証するものであり、限定するものではない。

実施例
実施例１
基板上のバインダレス多孔性セラミック材料を含む組成物を、以下の一般的手順に従って調製した。基板アッセンブリをイソプロパノールでスポットクリーニングして、任意の残留する油を除去した。次に、部品を、約２０℃～約６０℃の温度にてｐＨ１１を超える苛性アルカリのエッチング浴に、約５分～約２０分間沈積した。アッセンブリをその後、蒸留水または脱イオン水ですすいで、任意の残留する苛性材料またはゆるく接着された材料を除去した。次に、部品を、ｐＨ２未満および約２０℃～約６０℃の温度の非配位性酸化性酸（硝酸など）溶液の中に沈積して、スマットを除去し、かつ／または基板を脱酸素した。その後、アッセンブリを、約５０℃～８５℃の反応温度に加熱された、２０～２５０ｍＭの金属硝酸塩（硝酸マンガン（ＩＩ）など）もしくは硫酸塩（硫酸マンガン（ＩＩ）など）または混合金属硝酸塩（硝酸マンガン（ＩＩ）および硝酸亜鉛など、典型的には約５０：１～約１：５０の比で）もしくは硫酸塩と、同様のモル量のジアミン（尿素またはエチレンジアミンなど）、トリアミン、またはテトラアミン（ヘキサメチレンテトラアミンなど）を、典型的には約２：１～約０．５：１の比で含有する製造浴の中に配置した。アッセンブリを、約５分～約３時間の範囲の時間、浴中で保持した。アッセンブリを、取り出し、蒸留水または脱イオン水ですすぎ、オーブン内に配置して、５０～６００℃で数分～数時間乾燥および／またはか焼した。この堆積ステップを場合により、所望ならば、乾燥ステップに続く別の任意選択による乾燥ステップの前または後に、繰り返すことができる（同じまたは異なる金属塩で）。幾つかの実施形態において、堆積されるコーティング中の金属は、基板から得ることができる（亜鉛およびアルミニウムの水酸化物／酸化物を含む堆積物中のアルミニウムなど）。冷却後に、部品を、以下の実施例に記載される通りさらに処理および／またはテストした。

実施例２
清浄な３１６ステンレススチール管を、酸化亜鉛を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、液滴法により５°未満であると測定された。管をその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇は、液面の上１センチメートルより高いと測定された。この方法を表す略図を、図１Ａ～１Ｃに示す。

実施例３
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化亜鉛および酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、液滴法により５°未満であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇は、液面の上約０．５センチメートルであると決定され、３分後にそれは１ｃｍより高く上昇した。基板をその後、乾燥させ、ヒドロフルオロカーボンおよび１，２－ジクロロエチレンの混合物を含有する低表面張力クリーナーのＶｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧを含有するバイアルの中に配置した。３００秒後に、Ｖｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧ液の毛管上昇は、約１センチメートルであると決定された。

実施例４
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化亜鉛および酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇は、液面の上約２．５センチメートルより高く、３分後に５ｃｍより高く、１０分後に８ｃｍより高いと決定された。基板をその後、乾燥させ、ヒドロフルオロカーボンおよび１，２－ジクロロエチレンの混合物を含有する低表面張力クリーナーのＶｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧを約１ｃｍ含有するバイアルの中に配置した。６００秒後に、Ｖｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧ液は、液高から１．４センチメートルより高く上昇した。

実施例５
清浄なアルミニウム基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。基板の重量を、コーティング塗布の前および後に測定した。コーティングの比質量（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｍａｓｓ）は、約３ｇ／ｍ２基板面積であると決定された。コーティングの断面走査電子顕微鏡像は、膜厚が約２．５ミクロンであることを示した。固体材料の既知の理論密度に基づき、表面は固体材料の約４０％密度（６０％多孔率）に過ぎない。

実施例６
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が１０００ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が、約２５０ｍ^２／ｇであることを示した。ＢＪＨ測定は、最小細孔が約０．６ｎｍ径であることを示す。最少細孔径を図５に示す。水銀ポロシメトリーは、約３３ｎｍおよび約４．６ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示した。水銀ポロシメトリーは、この材料がバルク酸化物材料に比べ７５％多孔性であることを示す。

実施例７
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウム、酸化セリウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇は、液面の上１センチメートルであると決定され、２分後に、水は液面から２ｃｍより高く上昇した。

実施例８
清浄なアルミニウム基板を、酸化亜鉛、酸化ガドリニウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。１２０秒後に、水は液面から約１センチメートル上昇し、１０分後に、水は液面から約１．３センチメートル上昇した。

実施例９
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの、脱イオン水中の０．２容量％Ｗａｔｅｒ－Ｇｌｏ（登録商標）８０２－ｐ蛍光色素を含むカップの中に配置した。約１５分後に、水は液面から約６センチメートル上昇したが、色素は、液面から約１ｃｍしか上昇しなかった。

実施例１０
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、脱イオン水１００ｍｌ中の緑色ゲル食用色素１滴を含むカップの中に配置した。３０分後に、水は液面から約８センチメートル上昇したが、緑色食用色素は、液面から０．５ｃｍ未満しか上昇しなかった。非多孔性アルミナプレートを、対照として購入した。それを、５００℃に１時間加熱して任意の有機混入物を除去することにより、浄化した。それが５°未満の水接触角を有するにもかかわらず、水および食用色素はどちらも、プレート上の液体メニスカス（液面の約２ｍｍ上）より高く上昇しなかった。

実施例１１
蒸気脱脂５０００シリーズ合金アルミニウムメッシュを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。水接触角は、５°未満であると測定された。メッシュをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。約３０秒後に、水の毛管上昇は、液面の上６センチメートルであると測定された。９０秒後に、水は液面から９センチメートル上昇した。コーティングされなかった蒸気脱脂５０００シリーズ合金アルミニウムメッシュもまた、対照として同じ脱イオン水浴に浸漬した。液面からの測定可能な液体上昇は、３０秒後、２分後、および８０分後になかった。

実施例１２
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化コバルトおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。１５秒後に、毛管上昇は液面の上約０．６センチメートルであると測定された。３００秒後に、毛管上昇は１．５ｃｍより高いと測定された。

実施例１３
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マンガンおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０分後に、水の毛管上昇は液面の上３センチメートルであると測定された。

実施例１４
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化セリウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は、５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１．５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、水は液面から３センチメートル上昇した。対照として、セリウムに基づく化成被覆を、プレートを約１％の硝酸セリウム希釈溶液に約５５℃で１時間浸漬することにより３００３アルミニウムプレートに塗布した。このプレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。２分後に、液面からの測定可能な毛管上昇はなかった。

実施例１５
９９％＋理論密度のアルミナプレート（多孔率１％未満）を４００℃に１時間加熱して、任意の表面有機混入物を除去した。液滴法での水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップに配置した。２０分後、水は液面の上のメニスカス（３ｍｍ未満）から上昇しなかった。

実施例１６
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、室温で２～５時間イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液（０．５％未満）を用いて機能化した。基板をその後、取り出し、１０５℃で約１時間乾燥させた。液滴法による水接触角は、１６５°を超えると測定された。プレートをその後、約５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化され、水に全く接触していなかった。基板を、取り出して完全に乾燥させ、ヒドロフルオロカーボンおよび１，２－ジクロロエチレンの混合物を含有する低表面張力クリーナーのＶｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧを約１ｃｍ含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、Ｖｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧ液の毛管上昇は、液高の上１センチメートルであり、１５分後に、液高の上約１．５ｃｍであると測定された。基板をその後、乾燥させ、その後、液高約１ｃｍのイソプロパノールを含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液高から約０．８センチメートル上昇し、２０分後に約２ｃｍ上昇した。基板をその後、乾燥させ、約１ｃｍのミネラルスピリットを含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、ミネラルスピリットは、液面から１センチメートル上昇し、１０分後に３ｃｍ、および９０分後に７ｃｍ上昇した。液滴法による水接触角を、溶媒への沈積後に測定したが、それは依然として１６５°を超えていた。

実施例１７
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、実施例１６の手順と同様に、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が３００～５００ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が、１５０～２００ｍ^２／ｇであることを示した。水銀ポロシメトリーは、約５ｎｍおよび約３０ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示した。ＢＪＨ測定は、２．７ｎｍ径より小さな細孔の容積が事実上ゼロであることを示す。これは、最少細孔径が２．７ｎｍ径であることを示す。部分的充填表面機能化の前および後にＢＪＨ吸着測定により決定された細孔径分布を、図５Ａ～５Ｂに示す。追加的に、水銀ポロシメトリーは、この材料がバルク酸化物材料に比べ５２％～６９％多孔性であることを示す。

実施例１８
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウム、酸化セリウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。クリプトンＢＥＴ表面積測定は、表面積が約２００ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であることを示す。

実施例１９
蒸気脱脂５０００シリーズ合金アルミニウムメッシュを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、実施例１６の手順と同様に、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。プレートをその後、約５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化され、水に全く接触していなかった。基板を、取り出して完全に乾燥させ、ヒドロフルオロカーボンおよび１，２－ジクロロエチレンの混合物を含有する低表面張力クリーナーのＶｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧを約１ｃｍ含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、Ｖｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧ液の毛管上昇は、液高の上約２．５センチメートルであり、１５分後に、液高の上８ｃｍであると測定された。基板をその後、乾燥させ、その後、約１ｃｍのイソプロパノールを含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液高から２センチメートル上昇し、１５分後に６．５ｃｍ上昇した。基板をその後、乾燥させ、約１ｃｍのミネラルスピリットを含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、ミネラルスピリットは、液面から２．５センチメートル上昇し、１５分後に７ｃｍ上昇した。

実施例２０
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、エタノールでバランスをとった１～５％ペルフルオロデシルトリエトキシシラン、１～３％酢酸および２～５％水の溶液を用いて機能化した。表面をその後、機能化溶液から取り出し、エタノールですすぎ、１０５℃で１時間乾燥させた。液滴法による水接触角は、１６０°を超えると測定された。プレートをその後、約５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化された。基板をその後、約１ｃｍのイソプロパノールを含有するバイアルの中に配置した。３００秒後に、イソプロパノールは、液高から約１センチメートル上昇した。

実施例２１
清浄な３０４ステンレススチールプレートを、酸化亜鉛多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、ミネラルスピリット中のステアリン酸の希釈溶液（約０．１％～約１％）を用い、室温で約１５分～約２時間その溶液に表面を浸漬することにより機能化した。表面をその後、取り出し、室温で乾燥させた。接触角は、１５０°を超えると測定された。プレートをその後、約５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。１５秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化された。基板を、取り出し、その後、液高約１ｃｍのイソプロパノールを含有するバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液高から１センチメートルより高く上昇した。

実施例２２
清浄なスライドガラスを、多孔性酸化亜鉛セラミック表面でコートした。この特有の例では、苛性アルカリのエッチング浴および硝酸浴を伴うステップはいずれも省いた。表面をその後、実施例１６の手順と同様に、ヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。液滴法による水接触角は１６０°を超えると測定された。スライドをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化された。基板を、取り出し、イソプロパノールを約１ｃｍ含有するバイアルに配置した。３０秒後に、イソプロパノール液は、液高から１センチメートル上昇した。

実施例２３
清浄なスライドガラスを、多孔性酸化亜鉛セラミック表面でコートした。この特有の例では、苛性物質のエッチング浴および硝酸浴を伴うステップはいずれも省いた。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、約０．５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。約１０秒後に、水の毛管上昇は、基板の全長である液高の上２センチメートルであると測定された。

実施例２４
ポリプロピレン片を、多孔性水酸化マグネシウムセラミック表面でコートした。この特有の例では、苛性物質のエッチング浴および硝酸浴を伴うステップはいずれも省いた。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。約３０秒後に、水は、液高から１センチメートルより高く上昇した。

実施例２５
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、酢酸ｔ－ブチル中のポリクロロプレンの希釈溶液（約０．１％）の中に室温で約１～２時間沈積し、取り出し、室温で一晩乾燥させた。液滴法による水接触角はその後、１５０°を超えると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、基板は気泡中に完全にカプセル化された。基板をその後、約１ｃｍのイソプロパノールを含むバイアルの中に配置した。約３００秒後に、イソプロパノールは、液高から１．２センチメートルより高く上昇した。

実施例２６
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、酢酸ｔ－ブチル中のポリクロロプレンの濃縮溶液（約２％）の中に室温で約１～２時間沈積し、取り出し、室温で一晩乾燥させた。液滴法による水接触角はその後、約８５°であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇はなかった。基板をその後、約１ｃｍのイソプロパノールを含むバイアルの中に配置した。約３００秒後に、毛管上昇はなかった。

実施例２７
実施例２０の手順と同様に、３００３アルミニウム基板上に酸化亜鉛で作製され、かつペルフルオロデシルトリエトキシシランの単層で機能化された粗面の超疎水性表面は、１６８°を超える接触角を有すると測定された。この基板は、水に浸漬すると、気泡中にカプセル化された。基板をその後、液高約１ｃｍの、Ｖｅｒｔｒｅｌ ＳＤＧ、イソプロパノールおよびミネラルスピリッツを有する溶液に浸漬した。これらの溶液はいずれも、１０分後にこの基板の上の液高からの測定可能な毛管上昇を有しなかった。これは、粗面または接触角のみでは、毛管上昇を可能にするのに充分でないことを示す。

実施例２８
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートの下から４分の１をその後、酢酸ｔ－ブチル中のポリクロロプレンの希釈溶液（約０．１％）の中に沈積し、バイアル内に密封した。１分後に、液体は表面の長さ全体（約３ｃｍ）に吸い上げられた。基板を溶液中に約３０分間放置し、バイアルから取り出し、その後、風乾させた。液滴法による水接触角はその後、液中に沈積された部分では１５０°を超え、溶液が吸い上げられた部分では５°未満であると測定された。

実施例２９
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化セリウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１．５センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、水は液面から３センチメートル上昇した。清浄な３００３アルミニウムプレート、ならびに酸化セリウムおよび酸化アルミニウムの混合物でコーティングされたこの試料を、電気化学インピーダンス分光法を利用して耐食性について特徴づけた。セラミック改質試料は、露出した３００３アルミニウムプレートよりも５００倍高い耐食性を有することが示された。

実施例３０
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化タングステンおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、液高約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、水の毛管上昇は、液面の上３センチメートルであると測定された。

実施例３１
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化スズおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。液滴法による水接触角は５°未満であると測定された。プレートをその後、約１センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０分後に、水は、液面から３センチメートル上昇した。

実施例３２
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。クリプトンＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１８０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が６７ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が２９３ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示す。水銀ポロシメトリーは、この材料がバルク酸化物材料に比べ５１％多孔性であることを示す。

実施例３３
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マンガンおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１８０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が１１０ｍ^２／ｇであることを示した。水銀ポロシメトリーは、５．３ｎｍおよび２８ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が６７０ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、この材料がバルク酸化物材料に比べ７７％多孔性であることを示した。

実施例３４
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化亜鉛および酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１６０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が９５ｍ^２／ｇであることを示した。水銀ポロシメトリーは、約２９ｎｍおよび４．８ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示した。水銀ポロシメトリーは、この材料がバルク酸化物材料に比べ８６％多孔性であることを示した。

実施例３５
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、熱処理ステップを行わずに、水酸化マンガンおよび水酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１１０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が５３ｍ^２／ｇであることを示した。水銀ポロシメトリーは、２７ｎｍ、９．４ｎｍおよび５．３ｎｍの細孔に集中したマルチモーダルな細孔径分布があることを示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が５４０ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ７２％多孔性であることを示した。

実施例３６
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が２５０～３５０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が１８３ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、約２８ｎｍおよび約５ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が９５１ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ７７％多孔性であることを示した。

実施例３７
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１０００ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が約２４０ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、０．１ミクロン～１０ミクロン径の間の細孔の圧入容積が２．３５ｍＬ／ｍ^２基板であることを示す。別個に、第二の清浄な４００６アルミニウム箔基板を、第一の試料と同じ処理条件を利用して、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。第二の試料の表面細孔構造をその後、製造業者の使用説明に従い塗布される、ラテックス噴霧塗料を用いて実質的に充填した。窒素ＢＥＴ表面積測定は、第二の試料の表面積が約３ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が０．１ｍ^２／ｇ未満であることを示した。第二の試料の水銀ポロシメトリーは、０．１ミクロン～１０ミクロン径の間の細孔の圧入容積が、０．２９ｍＬ／ｍ^２基板であることを示した。これは、０．１ミクロン～１０ミクロンの範囲の細孔容積の８７％が、噴霧塗料を利用して充填されることを実証した。

実施例３８
コーティング材料を有しない清浄な４００６アルミニウム箔基板を、分析した。クリプトンＢＥＴ表面積測定は、表面積が約０．０３６ｍ^２／ｇであることを示した。水銀ポロシメトリーは、この材料が１％未満の多孔性であることを示した。

実施例３９
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。ＢＪＨ気体吸着により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比は、０．６３であると見出された。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が３０９１ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ９２％多孔性であることを示した。測定された空隙容積および多孔率に基づいて、セラミック材料の厚さは、０．６８ミクロン厚であると計算された。別個に、異なる清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。ＢＪＨ気体吸着により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比は、０．４５であると見出された。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が２２６４ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ８９％多孔性であることを示した。測定された空隙容積および多孔率に基づいて、セラミック材料の厚さは、０．９４ミクロン厚であると計算された。別個に、異なる清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。ＢＪＨ気体吸着により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比は、０．４１であると見出された。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が１６６０ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ８６％多孔性であることを示した。測定された空隙容積および多孔率に基づいて、セラミック材料の厚さは、１．１５ミクロン厚であると計算された。別個に、異なる清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。ＢＪＨ気体吸着により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比は、０．３２であると見出された。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が１４５５ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ８４％多孔性であることを示した。測定された空隙容積および多孔率に基づいて、セラミック材料の厚さは、２．０５ミクロン厚であると計算された。これらの基板は、同じセラミック表面で改質され、唯一の差異は厚さであった。これらの傾向を、図４Ａ～４Ｂに表す。

実施例４０
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約７０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が３５０ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が３０９１ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ９２％多孔性であることを示した。

実施例４１
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約１７０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が約７００ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が３０６７ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ９２％多孔性であることを示した。

実施例４２
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が約８５ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が約３７０ｍ^２／ｇであることを示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が約４９００ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ９５％多孔性であることを示した。

実施例４３
清浄な３００３アルミニウムプレートを、水酸化亜鉛および水酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。プレートをその後、１ｃｍのイソプロパノールを含む密封されたバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液相線から約０．５ｃｍ上昇した。５分後に、イソプロパノールは、液相線から１ｃｍ上昇した。プレートをその後、取り出し、乾燥させた。表面をその後、実施例１６と同様の手順を利用して、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。プレートをその後、１ｃｍのイソプロパノールを含む密封されたバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液相線から約０．６ｃｍ上昇した。５分後に、イソプロパノールは、液相線から１．４ｃｍ上昇した。この方法を表す略図を、図１Ａ～１Ｃに示す。

実施例４４
清浄な３００３アルミニウムプレートを、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。プレートをその後、１ｃｍのイソプロパノールを含む密封されたバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液相線から約１．４ｃｍ上昇した。５分後に、イソプロパノールは、液相線から３．５ｃｍ上昇した。プレートをその後、取り出し、乾燥させた。表面をその後、実施例１６と同様の手順を利用して、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。プレートをその後、１ｃｍのイソプロパノールを含む密封されたバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液相線から約１．５ｃｍ上昇した。５分後に、イソプロパノールは、液相線から３．６ｃｍ上昇した。この方法を表す略図を、図１Ａ～１Ｃに示す。

実施例４５
清浄な３００３アルミニウムプレートを、水酸化マンガンおよび水酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。表面をその後、実施例１６と同様の手順を利用して、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈溶液を用いて機能化した。プレートをその後、１ｃｍのイソプロパノールを含む密封されたバイアルの中に配置した。３０秒後に、イソプロパノールは、液相線から約０．６ｃｍ上昇した。５分後に、イソプロパノールは、液相線から１．７ｃｍ上昇した。この方法を表す略図を、図１Ａ～１Ｃに示す。

実施例４６
清浄な３００３アルミニウムプレートを、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。コーティング工程は、実施例３６で用いられた工程と同様であり、唯一の差異はアルミニウム合金であった。水接触角は、液滴法を介して５°未満であると測定された。プレートをその後、約４センチメートルの脱イオン水を含むカップの中に配置した。３０秒後に、毛管上昇は液面の上約０．８ｃｍであると決定され、５分後に２ｃｍ上昇した。この方法を表す略図を、図１Ａ～１Ｃに示す。

実施例４７
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、酸化亜鉛および酸化アルミニウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料が結晶性であり主として酸化亜鉛を含むことを検証した。得られたスペクトルを、図３Ａに示す。

実施例４８
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、水酸化亜鉛および水酸化アルミニウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料が結晶性であり主として亜鉛－アルミニウム層状複水酸化物を含むことを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｂに示す。

実施例４９
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、酸化マンガンを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料が結晶性であり主として酸化マンガンを含むことを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｃに示す。

実施例５０
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、水酸化マンガンおよび水酸化アルミニウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料が結晶性であり主として混合マンガン－アルミニウ水酸化物を含むことを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｄに示す。

実施例５１
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、酸化マグネシウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料が結晶性であり主として酸化マグネシウムを含むことを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｅに示す。

実施例５２
９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板を、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムを基にした多孔性セラミック表面でコートした。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面材料がマグネシウム－アルミニウム層状複水酸化物で構成されることを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｆに示す。

実施例５３
いずれかの追加的材料でコーティングされていない９９．９９９％アルミニウムを含む清浄な基板。試料を、ＣｕＫ－アルファ線による微小角入射Ｘ線を用いて分析した。測定は、１５～９０°のスキャン範囲および１°の入射角での２シータスキャンであった。得られたＸ線回折ピークは、表面が純粋なアルミニウムで構成されることを検証した。得られたスペクトルを、図３Ｇに示す。

実施例５４
清浄な４００６アルミニウム箔基板を、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの混合物を基にした多孔性セラミック表面でコートした。窒素ＢＥＴ表面積測定は、表面積が１８０ｍ^２／ｍ^２基板投影表面積であること、およびセラミック材料の質量比表面積が３００ｍ^２／ｇであったことを示す。水銀ポロシメトリーは、約１２．７および約５ｎｍの細孔径に集中したバイモーダルな細孔径分布があることを示す。細孔径分布を、図２に示す。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料が１４５０ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含むことを示した。水銀ポロシメトリーは、セラミック材料がバルク酸化物材料に比べ８４％多孔性であることを示した。

外国の発明が、理解を明瞭にするため例証および実施例を用いて幾らか詳細に記載されているが、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、特定の変更および改良が施され得ることは、当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、添付の特許請求の範囲で叙述された発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。

本明細書で引用された全ての発行物、特許および特許出願は、全ての目的で、そしてそれぞれの個々の発行物、特許または特許出願が具体的かつ個別に参照に組み入れられることを示すのと同程度に、全体として参照により本明細書に組み入れられる。

Claims (50)

1. 基板上にバインダレス多孔性セラミック材料を含む組成物。
2. 前記多孔性セラミック材料が、主として結晶である、請求項１に記載の組成物。
3. 前記セラミック材料が、金属酸化物、金属酸化物の水和物、金属水酸化物、および／または金属水酸化物の水和物を含む、請求項１に記載の組成物。
4. 前記セラミック材料が、金属水酸化物を含み、かつ前記金属水酸化物の少なくとも一部が、層状複水酸化物を含む、請求項３に記載の組成物。
5. 前記セラミック材料が、基板の投影面積ｍ^２あたり約１０ｍ^２～１５００ｍ^２の表面積を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
6. 前記セラミック材料が、セラミック材料のｇあたり約１５ｍ^２～１５００ｍ^２の表面積を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
7. 前記セラミック材料が、約２ｎｍ～約２０ｎｍの平均細孔径を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
8. 前記細孔径分布が、マルチモーダルである、請求項１～４に記載の組成物。
9. 前記セラミック材料が、最大で約５０マイクロメートルの厚さを含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
10. 前記セラミック材料が、最大で約２５マイクロメートルの厚さを含む、請求項９に記載の組成物。
11. 前記セラミック材料が、約０．２マイクロメートル～約２５マイクロメートルの厚さを含む、請求項１～４または９～１０のいずれかに記載の組成物。
12. 前記セラミック材料が、約１０％より大きい多孔率を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
13. 前記セラミック材料が、約３０％～約９５％の多孔性を含む、請求項１２に記載の組成物。
14. 前記セラミック材料が、水銀圧入ポロシメトリーにより決定される約１００ｍｍ^３／ｇ～約７５００ｍｍ^３／ｇの空隙容積を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
15. 前記基板が、アルミニウム、アルミニウム合金、スチール合金、鉄合金、亜鉛、亜鉛合金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、ガラス、ポリマー、コポリマー、またはプラスチックを含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
16. 前記セラミック材料が、遷移金属、第二族元素、希土類元素、アルミニウム、スズ、または鉛を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
17. 前記セラミック材料が、亜鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、セリウム、銅、ガドリニウム、タングステン、スズ、亜鉛、鉛、およびコバルトの１種または複数を含む、請求項１６に記載の組成物。
18. 前記セラミック材料が、亜鉛およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マンガンおよびマグネシウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；酸化および／もしくは水酸化マンガン；酸化および／もしくは水酸化アルミニウム；混合金属の酸化および／もしくは水酸化マンガン；マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；酸化および／もしくは水酸化マグネシウム；マグネシウム、セリウム、およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；亜鉛、プラセオジミウム、およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；コバルトおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；マンガンおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；セリウムおよびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；銅およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；亜鉛およびアルミニウムの酸化物および／もしくは水酸化物の混合物；アルミン酸亜鉛の混合物；Ｚｎ、Ａｌおよび酸素を含む１相もしくは複数の相を含む混合物；酸化および／もしくは水酸化亜鉛；または上の化合物または混合物のいずれかの水和物を含む、請求項１～３のいずれかに記載の組成物。
19. 前記基板が、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、または銅を含む、請求項１８に記載の組成物。
20. 前記セラミック材料が、前記セラミック材料を含まない基板に比較して、増強された湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性、または熱的な特性、微生物親和性または抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および耐食性から選択される１種または複数の機能的特徴を提供する、請求項１～１９のいずれかに記載の組成物。
21. 前記セラミック材料が、湿潤性、耐食性、接着性、および／または光学特性を提供する、請求項２０に記載の組成物。
22. 前記セラミック材料が、オープンセル多孔性構造を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
23. 前記オープンセル多孔性構造が、約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を含む溶媒の約１５℃～約２５℃の温度で１時間に前記溶媒で飽和された大気中で約１Ｇの重力に対し垂直表面の上方約５ｍｍより大きい毛管上昇により特徴づけられる、請求項２２に記載の組成物。
24. 前記セラミック材料が、気体、液体、もしくは固体物質、またはそれらの組み合わせで部分的に、実質的に、または完全に充填された細孔を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
25. 前記セラミック材料が、前記液体で５０％未満充填された細孔および／または細孔内に安定に含有されないもしくは保持されない液体を含有する細孔を含む、請求項２４に記載の組成物。
26. 前記セラミック材料が、第一の材料および第二の材料の混合物で充填された細孔を含み、前記細孔が、前記第一の材料で最初に部分的に充填されかつその後前記第二の材料で部分的にまたは完全に充填される、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
27. 前記セラミック材料の１種または複数の機能的特徴が、前記第一および／または第二の材料の包含により改変される、請求項２６に記載の組成物。
28. 前記セラミック材料の１種または複数の機能的特徴が、前記第一および／または第二の材料の量または組成を変動させることにより整調可能である、請求項２７に記載の組成物。
29. 前記整調可能な特徴が、湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および／または耐食性を含む、請求項２８に記載の組成物。
30. 前記第一の材料が、相乗的様式で前記第二の材料と相互作用して前記セラミック材料の１種または複数の機能的特徴を改変する、請求項２６に記載の組成物。
31. 前記１種または複数の機能的特徴が、湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性もしくは熱的な特性、微生物親和性もしくは抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および／または耐食性を含む、請求項３０に記載の組成物。
32. 前記セラミック材料の上に最上面材料の層をさらに含み、前記最上面材料が、液体での湿潤性または液体中の化合物の選択的分離を含む機能性を提供する、請求項２４に記載の組成物。
33. 前記最上面材料が、前記細孔内部の前記気体、液体または固体物質と相互作用し、それにより熱管理、湿潤性、電気化学的反応性のモジュレーション、または機械的特性のモジュレーションから選択される機能性を提供する、請求項３２に記載の組成物。
34. 前記最上面材料が、周囲の環境を含む、請求項３２または３３に記載の組成物。
35. 前記最上面材料が、空気を含む、請求項３２または３３に記載の組成物。
36. 前記電気化学的反応性のモジュレーションが、腐食性のモジュレーション、触媒のモジュレーション、またはエネルギー貯蔵を含む、請求項３３に記載の組成物。
37. 前記最上面材料が、アンモニウム基、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、フルオロアルキル基、フェニル基、ポリマー、および／またはセラミックを含む、請求項３３に記載の組成物。
38. 前記最上面材料が、抗微生物活性を付与する第四級アンモニウム基、撥水性を付与するアルキル基、炭化水素親和性を付与するアルキル基、撥水性を付与するペルフルオロアルキル基、撥油性を付与するペルフルオロアルキル基、改善された機械的特性を付与するポリマー、および／または改善された美容的性能、圧電性能、もしくは錆止め性能を付与するセラミックを含む、請求項３７に記載の組成物。
39. 前記細孔内部の前記気体、液体、または固体物質が、前記セラミック材料と相互作用し、それにより湿潤性、硬度、弾性、機械的、電気的、圧電的、光学的、接着性または熱的な特性、微生物親和性または抵抗性、バイオフィルム成長の改変、触媒活性、浸透性、美容的外観、撥液性、および耐食性から選択される１種または複数の機能性を提供する、請求項２４に記載の組成物。
40. 前記環境中の水分が、前記細孔内部の前記気体、固体、または液体物質と相互作用し、それによりモジュレートされた蒸発率、凝縮、もしくは水結晶化、前記基板の防食、および／または湿潤性増強から選択される１種または複数の機能性を提供する、請求項２４に記載の組成物。
41. 前記セラミック材料が、実質的に充填されたまたは完全に充填された多孔性構造であり、前記細孔が、別のセラミック材料またはポリマーで充填される、請求項２４に記載の組成物。
42. 前記セラミック材料が、部分的に充填された多孔性構造であり、前記細孔が、セラミックでまたは頭部基および末端基を有する分子で部分的に充填され、前記頭部基が、シラン基、スルホナート基、スルホン酸基、ボロナート基、ボロン酸基、ホスホナート基、ホスホン酸基、カルボキシラート基、カルボン酸基、ビニル基、水酸基、アルコール基、チオラート基、チオール基および／または第四級アンモニウム基を含み、前記末端基が、炭化水素基、フルオロカーボン基、ビニル基、フェニル基、エポキシド基、アクリル基、アクリラート基、ヒドロキシル基、カルボン酸基、チオール基、および／または第四級アンモニウム基を含む、請求項２４に記載の組成物。
43. 前記セラミック材料が、前記基板からのセラミック厚に関して非対称の細孔構造を提供する、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
44. 前記細孔径分布が、ＢＪＨ気体吸着および脱離により決定される第三四分位細孔径に対する第一四分位細孔径の比により特徴づけられかつ材料の厚さにより０．２～０．７の間で変動する、請求項４３に記載の組成物。
45. 前記基板が、金属を含み、かつ前記セラミック材料中の主たる金属が、前記基板中の主たる金属と異なる、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。
46. （ａ）前記基板上に前記バインダレスセラミック多孔性材料を堆積させることであって、前記堆積させることが、１種または複数の金属塩（複数可）およびキレート化または錯形成剤を含む水性溶液で前記基板を浸漬すること、噴霧すること、ロール塗布すること、またはさもなければ接触させること、かつ前記ｐＨおよび温度を制御して前記反応速度をモジュレートして所望の結晶構造、形態、および／または表面多孔性を含むセラミック材料を生成することを含む、堆積させること；ならびに
    （ｂ）前記溶液から前記基板を取り出すことかつ水分を取り去るために前記基板を加熱することおよび／またはか焼すること、
    を含む、請求項１～４のいずれかに記載の組成物を作製するための方法。
47. （ｃ）前記細孔が機能化されるが開放されたままであるように前記セラミック表面に化学結合できる溶媒での機能的分子の希釈溶液中に前記基板を浸漬すること、
    をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
48. 前記細孔が、第一の材料で部分的に充填され、
    （ｉ）前記細孔が機能化されるが開放されたままであるように前記セラミック表面に化学結合できる機能性分子の希釈溶液中に；および／または（ｉｉ）１種もしくは複数の金属塩（複数可）およびキレート化もしくは錯形成剤を含む溶液中に表面に固定された多孔性セラミック表面を有する基板を浸漬すること、噴霧すること、ロール塗布すること、またはさもなければ接触させること、および水を取り去ること；ならびに
    （ｉ）または（ｉｉ）または（ｉ）と（ｉｉ）を場合により繰り返して前記細孔内に様々な機能性分子および／または金属酸化物および／または金属水酸化物および／または層状複水酸化物の多層を積層すること、
    を含む、請求項４７に記載の方法。
49. 前記細孔が、材料で完全にまたは実質的に充填され、（ｉ）前記細孔が物質で充填されるように前記セラミック表面と化学結合できる機能性分子の溶液中に；および／または（ｉｉ）１種もしくは複数の金属塩（複数可）およびキレート化もしくは錯形成剤を含む溶液中に表面に固定された多孔性セラミック表面を有するまたは部分的に充填された細孔を有する前記基板を浸漬すること、噴霧すること、ロール塗布すること、またはさもなければ接触させること、および前記細孔を完全に充填するために水を取り去ること：を含む、請求項４７または４８に記載の方法。
50. 伝熱表面、流体バリア、フィルター、布地または織物、腐食バリア、光吸収表面、触媒、または分離媒体としての使用に適合される、請求項１～４のいずれかに記載の組成物。

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