JP2023506019A

JP2023506019A - 機能化テキスタイル材料の集成品及びその使用方法

Info

Publication number: JP2023506019A
Application number: JP2022535818A
Authority: JP
Inventors: モンテス，ニコラス・ジョセフ; オリバー，コディ・ディー; ブロックウェイ，ランス・アール; ウォルサー，デビッド・シー
Original assignee: ネルンボ・インコーポレイテッド
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2023-02-14
Also published as: EP4072852A4; TW202136178A; EP4073020A4; JP2023506021A; EP4072853A1; US20230031173A1; JP2023506018A; MX2022007226A; CN115279717A; CN115151417B; US20230032108A1; EP4073019A1; KR20220115588A; CN115087708A; CN115087630A; CN115151417A; WO2021119373A1; JP2023506020A; WO2021119371A1; US20230031778A1

Abstract

材料の積重ね層の集成品が記載されている。前記集成品は、機能層及び構造層を含む。機能層は、天然、合成、または金属材料のウーブンまたはノンウーブン基材上にバインダレスセラミック材料を含む。機能及び構造材料の層は、水分または熱を内側表面から、周囲環境に暴露されている外側表面へと輸送するように構成されていてよい。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１２月１２日出願のＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０６５９７８の優先権を主張し、かつ２０２０年３月１３日出願の米国特許仮出願第６２／９８９，０９２号、２０２０年３月１３日出願の同第６２／９８９，１５０号、２０２０年６月１２日出願の同第６３／０３８，６４２号、２０２０年６月１２日出願の同第６３／０３８，６９３号、及び２０２０年６月１６日出願の同第６３／０３９，９６５号の利益を主張するものであり、これらはすべて、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

技術分野
本発明は、個別または非機能化層と比較して機能的便益を提供するための、テキスタイル表面上でセラミック表面改質材、特に、金属酸化物及び／または金属水酸化物セラミックなどのバインダレスセラミック、または化成コーティングを用いるテキスタイル表面の機能化、ならびにそのような材料の層の集成品に関する。

テキスタイル表面の機能化は、非機能化テキスタイル層と比べて、テキスタイル性能の点において所望の便益を提供する。複数の便益特性を単一のシステムまたは製品に提供することができる層の集成品が望ましく、それらは、個別の機能層または非機能化層の集成品と比較された場合に、追加の便益を提供し得る。さらに、個別の機能層の集積を介して集成品を形成することを介して、望ましい動作特性が増強され得る。

材料の機能層及び構造層、及び／または他の便益特性を持つ層の集成品を提供する。機能層は、セラミック材料をテキスタイル基材などの基材上に含んでよい。

一態様では、上面及び下面を含む材料の集成品であって、（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ_ｔ層（ここで、前記Ａ_ｔ層は、前記上面を含む最上層を含む）；（ｂ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｙ層のＡ_ｂ層（ここで、前記Ａ_ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）；及び（ｃ）ｘ層のＡ_ｔ層とｙ層のＡ_ｂ層との間にある絶縁材料、構造材料または別段の機能的に便益な材料のｚ層のＢ層を含み、その際、ｘ、ｙ、及びｚが、同じか、または異なる層数であり、前記Ａ_ｔ層及び／または前記Ａ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含んでよく、かつ各Ａ_ｔ層及び／または各Ａ_ｂ層上のセラミック材料が同じか、または異なる、前記集成品を提供する。一実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ層は、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。別の実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｂ層は、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。さらなる一実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ層及び少なくとも１層のＡ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。一部の実施形態では、前記上面及び／または前記下面は、バインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。一部の実施形態では、Ａ_ｂ層及び／またはＡ_ｔ層は、複数の機能（例えば、審美的及び／または性能関連）特性を含む。

別の態様では、上面及び下面を含む材料の集成品であって、（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ層（ここで、前記Ａ層は、前記上面を含む最上層を含み、かつ前記Ａ層はそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む）；及び（ｂ）絶縁材料、構造材料、または別段の機能的に便益な材料のｚ層のＢ層（ここで、前記Ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）を含み、その際、ｘ及びｚが、同じか、または異なる層数である、前記集成品を提供する。一部の実施形態では、前記集成品は、Ａ_ｂ層を含まない。

別の態様では、上面及び下面を含む材料の集成品であって、（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ_ｔ層（ここで、前記Ａ_ｔ層は、前記上面を含む最上層を含む）；及び（ｂ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｙ層のＡ_ｂ層（ここで、前記Ａ_ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）を含み、その際、前記Ａ_ｔ層及び前記Ａ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含み、前記Ａ_ｔ層上のセラミック材料が、前記Ａ_ｂ層上のセラミック材料とは異なり、ｘ及びｙが、同じか、または異なる、前記集成品を提供する。一部の実施形態では、前記集成品は、Ｂ層を含まない。一実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ層は、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。別の実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｂ層は、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。さらなる一実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ層及び少なくとも１層のＡ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。一部の実施形態では、前記上面及び／または前記下面は、バインダレスセラミック、例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのセラミック材料を含む。一部の実施形態では、Ａ_ｂ層及び／またはＡ_ｔ層は、複数の機能（例えば、審美的及び／または性能関連）特性を含む。

一部の実施形態では、前記セラミック材料は主に結晶性である。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、金属酸化物、金属酸化物の水和物、金属水酸化物、及び／または金属水酸化物の水和物を含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、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は層状複水酸化物を含む。一部の実施形態では、前記セラミックは、ナノ構造化セラミックなどの構造化セラミックである。

一部の実施形態では、前記セラミック材料は、混合金属酸化物、混合金属酸化物の水和物、混合金属水酸化物、及び／または混合金属水酸化物の水和物を含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、混合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は、層状複水酸化物を含む。

一部の実施形態では、前記セラミック材料は、混合金属酸化物、混合金属酸化物の水和物、混合金属水酸化物、及び／または混合金属水酸化物の水和物の化成を含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は混合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は層状複水酸化物を含み、その際、挿入イオンが交換されている（例えば、前記層状複水酸化物中で元々生成された挿入金属イオンが、異なる挿入イオンで交換されている）。

一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層のための基材は、ウーブン、ノンウーブン、もしくはニットである合成もしくは天然テキスタイル、または金属メッシュ、金属スクリーン、もしくは金属クロスを含む。一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層のための基材は、合成または天然材料フィルムまたはポリマーを含む。

一部の実施形態では、各Ａ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層は、氷もしくは凝縮液管理、防氷、防霜、超疎水性、超親水性、微生物増殖の阻害もしくはそれに対する耐性、耐食性、電磁変調、熱的変調、難燃性、通気性、動的耐風性、色、吸収、遮断、維持特性（例えば、色堅牢度、例えば洗浄中の耐崩壊性、易洗浄性、防しわ性、耐臭気性）、審美的特性（例えば、色反射性、仕上げ（例えば、艶消し、乳光）、色深度（例えば、観察角度を関数とする色変化））、臭気調節、耐摩耗性、機械的特性（例えば、剛性、引張強度（例えば、引き裂き抵抗）、耐衝撃性）、表面摩擦、手触り（ｈａｎｄｆｅｅｌ）、耐久性またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の機能特性を含む。

一部の実施形態では、ｘ及び／またはｙは１より大きく、かつ各Ａ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層は、他のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層とは異なる少なくとも１つの機能特性を含む。一部の実施形態では、各Ａ_ｔ層は、他のＡ_ｔ層とは異なる少なくとも１つの機能特性を含む。他の実施形態では、各Ａ_ｂ層は、他のＡ_ｂ層とは異なる少なくとも１つの機能特性を含む。他の実施形態では、Ａ_ｔ層は、Ａ_ｂ層とは異なる機能特性を含む。

一部の実施形態では、前記上面を含む最上層（最上Ａ_ｔ層）及び前記下面を含む最下層（最下Ａ_ｂ層）は、同じ機能特性を有する。一部の実施形態では、前記上面を含む最上層（最上Ａ_ｔ層）及び前記下面を含む最下層（最下Ａ_ｂ層）は異なる機能特性を有する。

一部の実施形態では、各Ｂ層は、熱抵抗、電機抵抗、構造支持、機械的パディング、美観、快適、保護、耐久、維持特性（例えば、急速乾燥、折り畳み易さ、色堅牢度、例えば洗浄中の耐崩壊性、易洗浄性、防しわ性）、流体移動特性、またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の構造特性を含む。一部の実施形態では、１層または複数のＢ層は、例えば、ガラスファイバー、ルーズセラミック、及び他の無機材料から選択されるセラミック材料を含む。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層）は、１つまたは複数の機能特性を付与または増強する、セラミック材料に施与または堆積される機能性材料（例えば、表面機能性トップコート材料）を含む。一部の実施形態では、これらの機能性材料により付与される少なくとも１つの機能特性は、前記セラミック材料を含まない同一の基材上に直接堆積された同一の表面機能性トップコート材料により付与される同じ機能特性よりも高度である。本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層）は、機能性材料（例えば、表面機能性トップコート材料）を含み、前記セラミック材料及び前記機能性材料は、同一のテキスタイル表面上に独立に堆積された前記セラミック材料または前記トップコート材料のいずれかにより付与される同じ機能特性よりも高度である、１つまたは複数の機能特性を相乗的に付与する。

一部の実施形態では、前記機能層は疎水特性を付与する。例えば、前記組成物に疎水特性を付与する機能層は、フルオロポリマー、エラストマー、プラスチック、またはヘッド基及びテール基ヘッド基及びテール基を有し、例えば、その際、前記ヘッド基がシラン基、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、ヒドロキシド基、チオラート基、チオール基、及び／またはアンモニウム基（例えば、第四級アンモニウム基）を含み、かつ前記テール基が炭化水素基、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、及び／または第四級アンモニウム基を含む分子を含んでよい。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層）上のバインダレスセラミック材料は、部分的に充填された多孔性構造である。例えば、前記セラミック材料の空孔は、第２のセラミック材料で、またはヘッド基及びテール基を有する分子で充填されていてよい。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ層及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層）は、約１ｋＰａ超の静水圧に耐えることができる。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ層及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層）は、セラミック材料（及び一部の実施形態では任意選択の機能層）で改質されていない同一の基材の蒸気透過率の約８０％超の水蒸気透過率を含む。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ層及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層）は、約１５０度超の液滴水接触角度を含む。

本明細書における集成品の一部の実施形態では、少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層）は、美観、着用者快適性、耐久性または望ましい特性の維持を向上させる（例えば、Ｖｅｎｋａｔｒａｍａｎ，Ｐ．， “ＦａｂｒｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＴｈｅｉｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＳｐｏｒｔｓｗｅａｒａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｐｐａｒｅｌ，” ２０１５，ＣＲＣＰｒｅｓｓ，ＩＳＢＮ９７８１４８２２２０５１３を参照されたい）。

一部の実施形態では、前記集成品を、パフォーマンスアウターウェア衣料品、医療用絆創膏、医療用ギプス、手術用ガウン、濾過もしくは分離媒体、パッキング材料、病院用床敷、吸収テキスタイル、防護マスク、防護衣料品、建築用テキスタイル、またはジオテキスタイルに組み込む。

一部の実施形態では、本明細書に記載のとおりの集成品を含む配管用絶縁材または配管用保護材であって、１層または複数のＡ_ｔ層が疎水または超疎水機能特性を含み、１層または複数のＢ層が断熱、保護（例えば、運転条件下、または使用環境における配管の腐食及び／または擦傷からの保護、及び／または配管に近接する個体を損傷から保護）、または構造特性を含み、かつ１層または複数のＡ_ｂ層が親水または超親水機能特性を含む、前記配管用絶縁材または配管用保護材を提供する。例えば、配管用絶縁材または配管用保護材は、配管を取り囲んでいてよく、その際、前記最下Ａ_ｂ層が配管と接触していて、かつ前記最上Ａ_ｔ層が周囲環境と接触している。１層または複数のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層は、セラミックコーティングされたウーブン材料を含んでよい。例えば、前記ウーブン材料は、ステンレス鋼合金ウーブン材料、炭素鋼合金ウーブン材料、アルミニウム合金ウーブン材料、及びテキスタイルから選択され得る。一部の実施形態では、少なくとも１層のＢ層は、ファイバーガラス、炭化ケイ素（例えば、カーボランダム）、セラミックファイバー絶縁材、シリコーンもしくはシリコーンフォーム、ミネラルウール、バサルト、多泡ガラス、ポリイミド、ケイ酸カルシウム、またはシリカから選択される材料を含んでよい。本明細書に記載のとおりの絶縁材、保護材、または性能材により取り囲まれている配管、配管の一部、または反応器（バイオリアクター、吸着床、触媒反応器、または蒸留カラムなど）の一部も提供する。

一部の実施形態では、本明細書に記載のとおりの集成品を含むテキスタイル材料であって、１層または複数のＡ_ｔ層が疎水または超疎水機能特性を含み、１層または複数のＢ層が断熱、保護、または構造特性を含み、かつ１層または複数のＡ_ｂ層が親水または超親水機能特性を含む、前記テキスタイル材料を提供する。一部の実施形態では、１層または複数のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層の基材は、ウーブン材料を含む。例えば、前記ウーブン材料は、テキスタイル、ポリアミド、ポリエステル、セルロース系材料、コットン、ウール、ポリマーフィルム、ステンレス鋼合金ウーブン材料、及びアルミニウム合金ウーブン材料から選択され得る。一部の実施形態では、１層または複数のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層の基材は、ナイロンまたはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含む。一部の実施形態では、１層または複数のＢ層は、ポリエステル、フリース、ウール、フェザー、ダウン、及び他の主に有機の材料から選択される材料を含む。

医療用絆創膏において使用するための、材料の層の集成品の例示的な実施形態を示す図である。パフォーマンスアウターウェア衣料品において使用するための、材料の層の集成品の例示的な実施形態を示す図である。配管絶縁材において使用するための、材料の層の集成品の例示的な実施形態を示す図である。医療用ギプスにおいて使用するための、材料の層の集成品の例示的な実施形態を示す図である。医療用／手術用衣料品において使用するための、材料の層の集成品の例示的な実施形態を示す図である。

材料の積重ね層の集成品、ならびにその使用方法及び用途を記載する。本明細書に記載の集成品は、１層または複数の機能性（「Ａ」）層及び任意選択で、１層または複数の構造またはバルク特性（「Ｂ」）層を含む。前記機能層は、基材材料上に構造化セラミックを含み、これは、所望の機能特性を提供し得る、及び／または特定の使用用途に望ましい特性を提供するために、追加の表面化学トップコート材料の施与または堆積により、さらに機能化され得る。基材表面の少なくとも一部は化成を受けて、構造化（例えば、ナノ構造化）セラミック材料を提供し、任意選択のその後の処理は、前記セラミックの追加の機能化をもたらす。周囲暴露表面に向かう方向への蒸気または熱エネルギーの移動など、方向的手法で機能特性を付与するように、層をアレンジしてよい。機械的保護及び熱保護の両方が得られるように擦傷抵抗層及び絶縁層など、組合せ手法で機能特性を付与するように、層をアレンジしてよい。

前記Ａ層は、基材に１つまたは複数の機能特性を提供するように、基材表面上に構造化セラミック、及び任意選択で、表面機能性トップコートを含む。セラミック、例えば、多孔性セラミック（例えば、金属酸化物及び／または金属水酸化物）表面改質組成物を、テキスタイルまたはファブリック基材表面上に堆積させる。前記組成物を、前記基材の表面上に、バインダレス表面改質材、例えば、表面－固定化セラミック材料として提供する。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、金属酸化物及び／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及び／または水酸化物セラミックを含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、金属酸化物及び金属水酸化物セラミックを含み、その際、前記金属酸化物及び前記金属水酸化物は、同じか、または異なる単一の金属または混合金属を含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、金属酸化物及び／または金属水酸化物セラミックを含み、その際、前記基材は、水または他の化合物により水和されて、表面エネルギー及び潜在的に、セラミックの金属酸化物と金属水酸化物組成物との比の変化が生じる。一部の実施形態では、前記セラミック材料は金属水酸化物を含み、その際、前記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、前記金属水酸化物のうちの少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％が層状複水酸化物である。一部の実施形態では、追加の便益を付与するために、層状複水酸化物の挿入イオンは交換されていてよい。本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、「金属酸化物」または「金属水酸化物」は、それぞれ金属酸化物の水和物または金属水酸化物の形態であってよいか、または金属酸化物または金属水酸化物の一部は、それぞれ金属酸化物の水和物または金属水酸化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、それぞれ、これらに限定されないが、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種よりも多い金属の酸化物または水酸化物を含んでよい。

本明細書における表面改質材（例えば、バインダレス多孔性セラミック材料）を、バインダを用いずに基材上に堆積させる（例えば、基材表面上の金属との反応により生成）。一部の実施形態では、本明細書に記載のとおりの表面改質材を基材上に固定化する。

一部の実施形態では、前記構造化セラミック材料は、ナノ構造化セラミック材料である。

一部の実施形態では、前記構造化セラミック材料を追加の化成処理に掛けて、改質構造（例えば、ナノ構造）セラミック材料を生じさせる。

バインダレスセラミック表面改質材の非限定的例が、その全体が参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１９／６５９７８において提供されている。

定義
本明細書において提供される数値範囲は、その範囲を定義する数値を含む。

「Ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が別段に明示していない限り、複数形の言及を含む。

「及び／または」という語句は、本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、結合された要素の「いずれかまたは両方」を意味し、すなわち、場合によっては結合的に存在し、他の場合には分離的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。逆のことが明示されていない限り、具体的に識別される要素に関連するか、または関連しないかに関わらず、他の要素が、「及び／または」節により具体的に識別される要素以外に任意選択で存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「Ａ及び／またはＢ」に対する言及は、「含む」などの制限のない語法と連動して使われるとき、一実施形態では、Ｂを含まないＡ（任意選択でＢ以外の要素を含む）を指すことができ；別の実施形態では、Ａを含まないＢ（任意選択でＡ以外の要素を含む）を指すことができ；また別の実施形態では、Ａ及びＢの両方（任意選択で他の要素を含む）を指すことができるなどである。

「バインダ」または結合剤は、他の材料を一緒に保持する、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した全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、接着剤、粘着剤、アスファルト）または無機バインダ（例えば、石灰、セメントガラス、ギブスなど）に関して、バインダが存在しないことを指す。

「キャッピング剤」は、結晶成長を遅らせて、ナノ表面の形態の調節を可能にする化合物または作用物質を指す。

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

「化成コーティング」は、反応物が、処理されるべき表面と化学的に反応して、基材が異なる化合物に変換されている表面層を指す。この処理は典型的には、付加的または堆積ではない。

「ファブリック」は、繊維から構築されて、化学的、機械的、熱、及び／または溶媒処理により一緒に結合されていてよいノンウーブン材料を指す。ファブリックには、例えば、フェルト、及びウーブンでもニットでもない他の材料が含まれ得る。

「繊維」は、テキスタイルがそれから形成される糸またはフィラメントを指す。

「親水性」は、水について高い親和性を有する表面を指す。接触角度は、非常に低い、及び／または測定不可能であってよい。

「層」は、材料のシート、量、または厚さ、典型的には、例えば、１つまたは複数の支持構造により支持されている表面もしくはボディ、または自立体を被覆する複数のもののうちの１つを指す。

「層状複水酸化物」は、一般配列［ＡｃＢＺＡｃＢ］_ｎを有する層状構造により特徴づけられる一群のイオン性固体を指し、ここで、ｃは、金属カチオンの層を表し、Ａ及びＢは、ヒドロキシドアニオンの層であり、かつＺは、他のアニオン及び／または中性分子（水など）の層である。層状複水酸化物は、参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５２１２０にも記載されている。

「ナノ構造」組成物は本明細書において、少なくとも１つの寸法が１００ナノメートル未満である特徴を有する組成物を指す。

流体力学における「透過率」は、流体が通過することを許容する多孔性材料の能力の測度である。媒体の透過性は、多孔率に関連するが、媒体における空孔の形状及びそれらの連結性のレベルにも関連する。

「孔径分布」は、水銀圧入ポロシメトリー（ＭＩＰ）及びウォッシュバーン方程式により測定されるとおりの各空孔直径の相対存在度または範囲または空孔直径を指す。

「多孔率」は、材料における空隙（すなわち、「空の」）空間の測度であり、０から１の間である、全体積に対する空隙の体積の分数であるか、または０％から１００％の間のパーセンテージとしてである。多孔率は、水銀圧入ポロシメトリーにより測定することができる。

「多孔性」は、固体材料内の空間、穴、または空隙を指す。

「超親水性」は、過剰な親水性、または水に対する引力を有する表面を指す。超親水性材料に対する水の接触角度は、ゼロ度に等しい。

「超疎水性」は、濡らすのが極めて困難である表面を指す。超疎水性材料、この場合、超疎水性表面上での水滴の接触角度は、１５０°超の接触角度を指す。高度な疎水性接触角度は、１２０°超である。

「投影基材面積１平方メートルあたりの表面積」は、原子的に滑らかであった（表面粗さがなかった）場合の基材の表面積（同じく典型的には平方メートル）で割った、実際の測定表面積（通常は平方メートルで測定）を指す。

「相乗作用」または「相乗的」は、それらの別々の個々の作用の合計よりも高い（正の相乗作用）または低い（負の相乗作用）組合せ作用をもたらす、２つ以上の物質、材料、または作用物質の間での相互作用または協同を指す。

「テキスタイル」は、天然または人工繊維のネットワークからなる柔軟な材料を指す。例えば、テキスタイル材料は、ニッティング、ウィービング、フェルティング、タフティング、またはボンディングを介して繊維または繊維群を合わせることにより作製することができ、その際、繊維には、金属繊維を含めて、あらゆる長さの天然及び合成形態の両方が包含される。テキスタイルには、ロープ及びコードも含まれる。

「厚さ」は、基材の表面と、表面改質（例えば、セラミック）材料の上部との間の長さを指す。

「トップコート」は、表面及び薬品が相互作用する、結合する、または分散して、表面エネルギー、微生物耐性、色、熱特性、導電特性、または反応性の変化を介して改質された表面を形成する材料または化学的処理を指す。特性変化を、原子、分子、特徴または部品の長さ全体の規模で実現することができる。

「調整可能」は、材料の機能、特徴、または量を変化させる、または改質することができることを指す。

「蒸気透過率」は、層の面に対して直行方向で層を通過する単位時間あたり単位面積あたりの蒸気の量を指す。

「水柱破過圧（ｗａｔｅｒｃｏｌｕｍｎｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ）」は、水柱の下部で層が受ける静水圧が、水柱を支持する層の能力を超えて、層を介した水流が生じる、垂直水柱の比高を指す。

材料の集成品
材料の層の集成品を本明細書において開示する。前記層は概して積重ねで、積重ねの頂部の上面と、積み重ねの下部の下面とで構成されている。前記上面は概して、集成品が配置される、または使用される周囲環境（例えば、空気）と接触する。前記下面は、集成品がそれと共に使用されるデバイス、表面、または個体、例えば、保護されるべきか、または特定の使用周囲環境における個体の快適さのためにデバイスまたは表面と接触するか、または近接してよい。

層の積重ねは、基材上にセラミック（例えば、バインダレス多孔性セラミック材料などのバインダレスセラミック）を含む材料（本明細書では「Ａ」層と呼ばれる）を含む。Ａ層は、所望の機能特性を集成品に付与する。例えば、セラミック材料は、疎水性、微生物増殖の阻害、難燃性、親水性、耐食性、氷もしくは凝縮液管理、防氷、防霜、超疎水性、超親水性、微生物増殖の阻害、耐食性、電磁調節、熱的変調、通気性、動的耐風性、及び／または色、またはそれらの組合せから選択されるから選択される１つまたは複数の特性を付与することができる。本明細書における集成品の一部の実施形態は、集成品の上面を含む上部Ａ層（周囲環境に面する）と、集成品の下面を含む下部Ａ層（集成品がそれと共に使用されるデバイス、表面、または個体に面する）とを含む。本明細書に記載のとおりのバインダレス多孔性セラミック材料は、上面及び下面のそれぞれにある。各Ａ層上のバインダレス多孔性セラミック材料は、集成品中のそれぞれ他のＡ層と同じでも、または異なってもよい。

一部の層の積重ねは、積重ねの上部にある１層または複数のＡ層（「Ａ_ｔ」層）と、積重ねの下部にある１層または複数のＡ層（「Ａ_ｂ」層）との間に、構造及び／または絶縁材料を含む１層または複数の「Ｂ」層を含む。一部の実施形態では、前記集成品は、構造及び／または絶縁材料を備えた１層のＢ層を含む。他の実施形態では、前記集成品は、構造及び／または絶縁材料を備えた２層以上のＢ層を含み、各Ｂ層は、前記集成品中のそれぞれ他のＢ層と同じか、または異なる材料または組成物から構成されてよい。

一部の実施形態では、前記集成品は、１層のＡ_ｔ層及び１層のＡ_ｂ層を含み、Ａ_ｔ層は、Ａ_ｂ層と同じか、または異なる材料または組成物（例えば、同じか、または異なる基材及び／またはセラミック組成物）から構成されてよい。一部の実施形態では、前記集成品は、２層以上のＡ_ｔ層（すなわち、複数のＡ_ｔ層）及び／または２層以上のＡ_ｂ層（すなわち、複数のＡ_ｂ層）を含み、各Ａ_ｔ層及び／または各Ａ_ｂ層は、それぞれ他のＡ層（すなわち、それぞれ他のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層）と同じか、または異なる材料または組成物（例えば、同じか、または異なる基材及び／またはセラミック組成物）から構成されてよい。

一部の実施形態では、前記集成品の少なくとも１層のＡ層（例えば、少なくとも１層のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層）は、例えば、氷もしくは凝縮液管理（着氷抵抗、または所望の手法で氷もしくは凝縮物を形成し、収集し、かつ移動させるように材料を管理、またはそのような材料を設置）、防氷性能または着霜遅延（ｆｒｏｓｔｄｅｌａｙ）特性、超疎水性（例えば、水移入による汚損の防止）、超親水性（例えば、濡れ時間を最小限にする、及び／または水分関連損傷を防止するための表面からの水の吸上）、抗微生物調節（微生物増殖の阻害、除去、または防止）、耐食性または防止、電磁調節（電磁特性、例えば、拡散または鏡面放射、拡散または鏡面反射、吸着、透過の変化）、熱的変調、難燃性、通気性（水蒸気が材料を介して移送されることを可能にする）、動的耐風性（適用された風速に対する蒸気透過の非線形応答）、機械的保護（擦傷または耐衝撃性）及び色及び／または他の審美的特性、またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の機能特性を集成品に付与する。

一部の実施形態では、前記集成品の上面を含むＡ_ｔ層と、前記集成品の下面を含むＡ_ｂ層とは、異なる機能特性を付与する。一実施形態では、前記集成品の上面を含むＡ_ｔ層は、疎水性または超疎水性であり、かつ前記集成品の下面を含むＡ_ｂ層は、親水性または超親水性である。別の実施形態では、前記集成品の上面を含むＡ_ｔ層は、疎水性または超疎水性であり、かつ前記集成品の下面を含むＡ_ｂ層は、抗微生物性である。別の実施形態では、前記集成品の上面を含むＡ_ｔ層は、疎水性または超疎水性であり、前記集成品の下面を含むＡ_ｂ層は、抗微生物性であり、かつ前記集成品の下面を含むＡ_ｂ層上のＡ_ｂ層は、疎水性または超疎水性である。

ある特定の実施形態では、トップコート材料を前記セラミック材料上に堆積させる、または施与し、それにより、本明細書に記載のとおりの１つまたは複数の機能特性を前記集成品のＡ層に付与するか及び／またはそれを強化する。一部の実施形態では、本明細書に記載のとおりのセラミック上に施与または堆積されたトップコート材料により付与される機能性は、前記セラミックを含まない同一の基材上に施与または堆積された同一の材料の機能性と比べて強化される。一部の実施形態では、前記セラミック材料及び前記トップコート材料は、同一の基材表面上に独立に堆積されたセラミック材料またはトップコート材料のいずれかにより付与される同じ機能特性よりも高度である、１つまたは複数の機能特性を相乗的に付与する。

一部の実施形態では、疎水性機能性をステアリン酸などの脂肪酸、またはＳｃｏｔｃｈｇａｒｄ（商標）（３Ｍ）により提供する。一部の実施形態では、抗微生物機能性をＳｍａｒｔＳｈｉｅｌｄＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＳｐｒａｙ（Ｓｙｌｖａｎｅ）により提供する。一部の実施形態では、難燃機能性をＮｏＢｕｒｎ１００５ＦａｂｒｉｃＦｉｒｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（Ｎｏ－Ｂｕｒｎ，Ｉｎｃ．）またはハロン含有化合物により提供する。一部の実施形態では、親水機能性をポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリウレタン、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、または多糖材料により提供する。

ある特定の非限定的な実施形態では、トップコートは、塗料、塗料バインダ、疎水性材料、親水性材料、金属もしくは金属含有化合物、顔料及び／または着色剤、または抗微生物剤を含んでよい。

一部の実施形態では、トップコートは、表面上の外部または内部の流体の粘性抗力を減少させる表面改質トップコーティングである。一部の実施形態では、ナノ構造化コーティング組成物と、表面上の外部または内部の液体の粘性抗力を減少させる表面改質トップコーティングとを含み、さらに、耐食性、耐汚損性、自浄性、熱移動特性、光学特性、化学的不活性、他の有用な特性または特性の組合せなどの追加の便益を含む表面上に、コーティングを堆積させる。

一部の実施形態では、トップコートは、抗微生物剤であるか、またはそれを含有する。例えば、抗微生物剤は、細胞膜を通過してのイオンの移動を撹乱する電荷移動化合物または作用物質、例えば、第四級アミンであってよい。一部の実施形態では、抗微生物剤は、ベータ－ラクタム、アミノグリコシド、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、マクロライド、リンコサミド、スルホンアミド、キノロン、ポリエン、アゾール、またはグリセオフルビンである。

一部の実施形態では、トップコートは、塗料バインダであるか、またはそれを含有する。例えば、塗料バインダは、アルキド、アクリル、ビニルアクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエステル、メラミン樹脂、エポキシ、シラン、またはオイルであってよい。

一部の実施形態では、前記セラミック表面改質材は、部分的に充填された多孔構造である。例えば、空孔は、第２のセラミック材料（例えば、基材表面上のセラミック材料とは異なるセラミック材料）で、またはヘッド基及びテール基を含み、例えば、その際、ヘッド基がシラン基、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、ヒドロキシド基、チオラート基、チオール基、及び／またはアンモニウム基（例えば、第四級アンモニウム基）を含み、かつテール基が炭化水素基、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、及び／または第四級アンモニウム基を含む分子で部分的に充填されていてよい。

一部の実施形態では、前記集成品の少なくとも１層のＢ層が、熱抵抗、電機抵抗、構造支持、機械的パディング、及び流体輸送、またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の構造及び／または絶縁特性を付与する。一部の実施形態では、前記集成品の少なくとも１層のＢ層が、ガラスファイバー、ルーズセラミック、または他の無機材料などのセラミック材料を含む。

バインダレスセラミック
本明細書に記載のとおりの層状集成品中の「Ａ」層は、基材上にバインダレス多孔性セラミック材料を含む。そのようなセラミック材料の非限定的な例は、その全体が参照により本明細書に援用されるＰＣＴ／ＵＳ１９／６５９７８に記載されている。

本明細書に記載の材料の層の集成品（積重ね）のＡ層のための基材は典型的には、前記集成品のための使用用途に適切な柔軟な材料である。一部の実施形態では、基材は、これらに限定されないが、ステンレス鋼合金、炭素鋼合金、またはアルミニウム合金ウーブン材料などのウーブン材料である。一部の実施形態では、基材は、テキスタイル、ポリマー（例えば、ポリアミド、ポリエステル）、セルロース系材料、天然材料（例えば、コットン、ウール）、または合成材料（例えば、ナイロン、ＰＥＴ）である。一部の実施形態では、基材は、ウーブン、ノンウーブン、またはニットである合成または天然繊維テキスタイルを含む。一部の実施形態では、基材は、金属メッシュ、金属スクリーン、または金属クロスを含む。一部の実施形態では、基材は、天然または合成ポリマーフィルムまたは基材（例えば、必ずしもテキスタイルに織られていない薄い（フィルム）または厚い（基材）ポリマー（例えば、プラスチック）材料のコーティング）を含む。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック材料は：投影基材面積１平方メートルあたり約１．５ｍ^２～１００ｍ^２、約１０ｍ^２～約１５００ｍ^２、または約７０ｍ^２～約１０００ｍ^２の表面積；セラミック材料１グラムあたり約１５ｍ^２～約１５００ｍ^２、または約５０ｍ^２～約７００ｍ^２の表面積；約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約２ｎｍ～約２０ｎｍ、または約４ｎｍ～約１１ｎｍの平均空孔直径；最高約１００マイクロメートル、最高約５０マイクロメートル、最高約２５マイクロメートル、最高約２０マイクロメートル、または約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％、または約１０％超の多孔率；水銀圧入ポロシメトリーにより決定された場合に約１００ｍｍ^３／ｇ～約７５００ｍｍ^３／ｇの空隙体積；これらの任意の組合せを含む。

一部の実施形態では、前記セラミック材料（例えば、金属酸化物、金属水酸化物、及び／またはその水和物）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、及びコバルトのうちの１種または複数を含む。一部の実施形態では、前記セラミック材料は、遷移金属、第ＩＩ属元素、希土類元素（例えば、ランタン、セリウム、ガドリニウム、プラセオジム、スカンジウム、イットリウム、サマリウム、またはネオジム）、アルミニウム、スズ、亜鉛、または鉛を含む。

一部の実施形態では、バインダレスセラミック表面改質材は、約０．５または１～約１００マイクロメートル、または約０．５マイクロメートル～約２０マイクロメートルの厚さ、または最高約５０マイクロメートル、または最高約２５マイクロメートルの厚さを含む。一部の実施形態では、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。一部の実施形態では、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。一部の実施形態では、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。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック表面改質材は、投影基材面積１平方メートルあたり約１．１ｍ^２～約１００ｍ^２の表面積を含む。一部の実施形態では、前記バインダレス多孔性セラミック材料は、投影基材面積１平方メートルあたり約１０ｍ^２～約１５００ｍ^２の表面積を含む。一部の実施形態では、前記表面積は、投影基材面積１平方メートルあたり少なくとも約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のいずれかである。一部の実施形態では、前記表面積は、投影基材面積１平方メートルあたり約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のいずれかである。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック材料は、セラミック材料１グラムあたり約１５ｍ^２～約１５００ｍ^２の表面積を含む。一部の実施形態では、表面積は、セラミック材料１グラムあたり少なくとも約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のいずれかである。一部の実施形態では、前記表面積は、セラミック材料１グラムあたり約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のいずれかである。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック表面改質材は、多孔性であり、かつ約２ｎｍ～約５０ｎｍの範囲であるメソ多孔性平均空孔サイズを含む。他の実施形態では、平均空孔サイズは約５０ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲である。一部の実施形態では、前記バインダレス多孔性セラミック材料は、約２ｎｍ～約２０ｎｍの平均空孔直径を含む。一部の実施形態では、平均空孔直径は、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。一部の実施形態では、平均空孔直径は、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。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック表面改質材は多孔性であり、約５％～約９５％の多孔率を有する。一部の実施形態では、多孔率は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、もしくは９５％またはそれを上回るいずれかであってよい。一部の実施形態では、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。

一部の実施形態では、前記バインダレス多孔性表面改質材は、多孔性であり、約１～１０，０００ミリダルシーの透過率を有する。一部の実施形態では、透過率は、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。一部の実施形態では、透過率は、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。

一部の実施形態では、前記バインダレスセラミック材料は、多孔性であり、水銀圧入ポロシメトリーにより決定される場合、約１００ｍｍ^３／ｇ～約７５００ｍｍ^３／ｇの空隙体積を含む。一部の実施形態では、空隙体積は、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。一部の実施形態では、空隙体積は、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。

セラミック堆積層を、１つまたは複数の機能特徴を本明細書に記載のとおりの材料の集成品の層に付与するように設計し、及び／または機能化トップコートのために結合表面を提供するように設計することができる。

セラミック材料を作製する方法
本明細書に記載のとおりのバインダレスセラミック多孔性表面改質材などのセラミック表面改質材は、清浄な基材（例えば、テキスタイル基材）を、１種または複数の金属塩（複数可）を含む水溶液に、基材上で所望の厚さの多孔性コーティング組成物を実現するための時間量にわたって浸漬するか、または別段に接触させることを含む方法により作製することができる。前記溶液は、キレート化剤または錯体形成剤も含有してよい。ｐＨ、温度、及び堆積時間（例えば、約５分～約３００分）は、作製されるべき表面改質材の所望の厚さ、形態、及び表面多孔率に適切である。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、所望の結晶構造及び／または表面多孔率）を調節するために、前記溶液のｐＨを１から１２の範囲にわたって調節することができる。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、バナジウム、チタン、及び／またはスズの塩を含んでよい。塩は、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、または酢酸塩のアニオンを含む金属カチオン塩であってよい。他の実施形態では、ナトリウムカチオン塩を、例えば、タンニン酸ナトリウムなどの金属アニオンと共に使用する。一部の実施形態では、金属塩濃度は、水溶液中約１ｍＭ～約５Ｍである。一部の実施形態では、例えば、クエン酸、尿素、ジアミン、トリアミン、またはテトラミン、チオグリセロール、オレイン酸または他の脂肪酸、ポリオール、Ｔｗｅｅｎ８０または他の界面活性剤などのキレート化剤または錯体形成剤が約１ｍＭ～約５Ｍの濃度で含まれる。ｐＨ調節薬及び緩衝剤が任意選択で含まれてよい。

一部の実施形態では、洗浄及びすすぎならびに様々な金属洗浄液または特定の基材について概説されている洗浄液により、前記基材を清浄化して、固定されずに軽く付着したデブリを除去する。固定されずに軽く付着したデブリを成功裏に除去するために、様々な処理条件が許容される。

一部の実施形態では、前記基材を、アルカリベースの洗浄液を使用して処理して、油脂をけん化して基材から除去する。一例は、およそ１１以上のｐＨを有する水溶液での苛性ソーダの使用である。他の実施形態は、蒸気もしくは溶媒ベースの方法または特許権下の清浄剤などの代替の脱脂手段を使用してよい。様々な処理条件が、表面油脂を成功裏に除去するために許容される。

一部の実施形態では、基材材料のアルカリエッチングにより表面を処理するための公知の方法を使用して、前記基材をさらに調製して、表面を均質化する。この処理は、表面酸化物及び表面水酸化物、反応生成物及び金属間材料をもたらし、そのうちの一部は、エッチング液中で不溶性であり、すすぎ、機械的手段により、またはスマット除去として当業界で公知の処理により、基材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液は典型的には、クロム酸、硫酸、硝酸またはリン酸またはそれらの組合せなどの酸性溶液を含む。硫酸第二鉄溶液を使用してもよい。スマット除去液は、可溶化または機械的除去（例えば、シリコン含有粒子）により反応生成物、酸化物、水酸化物、及び金属間材料を除去する。多くの特許権下の表面調整材料が利用可能である。基材酸化物、水酸化物、反応生成物、及び金属間化合物を除去する酸性エッチング、電解研磨、超音波処理、または他の表面仕上げ処理調整法などの他の表面調整の代替法を成功裏に用いることもできる。基材の表面調整の成功及びスマットの除去のために、様々な処理条件が許容される。

他の実施形態では、その後の処理のための代替の表面調整には、過硫酸塩、次亜塩素酸塩、過マンガン酸塩、酸化性酸などの強酸化剤、ＵＶ／オゾン、または酸素プラズマに暴露して、基材を活性化させることが含まれる。

一部の実施形態では、前記基材を、１つまたは複数の処理ステップを使用して処理し、その際、前記基材を処理浴と反応させて、ナノ構造化材料を形成する。本明細書に記載の溶液は、水溶液ベースであり、水溶液中に約１ｍＭ～約５Ｍの金属塩、及び／または約１ｍＭ～約５Ｍの濃度のポリオール、ポリエーテル、尿素、第二級以上のアミン、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンなどのキレート化剤または錯体形成剤を含む。処理条件は、様々なタンク深度での静水圧は含まずに、６５～２００ｋＰａの範囲であり、濃度及び組成物に応じて－２０℃～１９０℃の範囲である、これらの溶液についての液相平衡にわたる温度である。

一部の実施形態では、前記基材を溶液から取り出し、約０時間～約５時間の期間にわたって約１００℃～約１０００℃の温度で加熱する。一部の実施形態では、前記基材を溶液から取り出し、約０時間～約２４時間の期間にわたって約１００℃～約１０００℃の温度で加熱して、実質的にすべての水を基材及び金属酸化物表面改質から除去する。制御大気炉処理を使用して、表面状態をさらに改質してもよい。

任意選択で、空孔が機能化されるが依然としてオープンであるように、セラミック表面に化学的に結合し得る適切な溶媒を含む機能分子の希釈液（例えば、約２％未満、または約０．００１％～約２％）に、前記基材を浸漬する。

一部の実施形態では、前記方法は、１つ、２つ、またはそれ以上の材料（複数可）で空孔を部分的に充填することを含む。例えば、前記方法は、（ａ）表面固定化多孔性セラミック表面を備えた基材を取り上げ、それを、空孔が機能化されるが、依然としてオープンであるように、セラミック表面に化学的に結合し得る機能分子の希釈液に浸漬すること、及び／または（ｂ）前記基材を、前記のとおり空孔内及び表面上にさらなるセラミックを堆積させるための別の溶液に浸漬し、加熱して、前のとおりに水を追い出すこと；及び任意選択で、（ａ）もしくは（ｂ）または（ａ）及び（ｂ）を繰り返して、空孔内に様々な機能分子及び／または金属酸化物の複数の層を積重ねることを含む。噴霧、流し込み、滴下、または気相堆積など、第１または第２の材料を導入する他の非限定的方法を用いてもよい。

一部の実施形態では、前記方法は、空孔を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、前記方法は、表面固定化多孔性セラミック表面を備えた基材を取り上げ、それを、空孔が物質で充填されるように、セラミック表面に化学的に結合し得る機能分子のさらに濃縮された溶液（例えば、約１％～約２０％）に浸漬すること；及び／または前記基材を、前記のとおり別の金属塩溶液に浸漬し、前記のとおりに水を追い出して、空孔を完全に充填することを含む。噴霧、流し込み、滴下、雲霧、または気相堆積など、空孔充填材料を導入する他の非限定的な方法を用いてもよい。

例示的な実施形態
本明細書に記載のとおりの材料の集成品の例示的な実施形態を下記で提供する。材料の組合せ及び使用用途を実施例として提供するが、それらは、限定することを意図したものではない。

医療用絆創膏
本明細書に記載のとおりの集成品は、医療用絆創膏において使用するために構成することができる。清浄を維持し、かつ超疎水性特性を有する外側層、創傷から水分を除去するための吸着層、創傷に対する保護を提供するためのパディング層、及び創傷の乾燥を維持するために役立つ親水性内側層を通じて外部水分を回避するように、絆創膏を設計する。前記層のそれぞれを、抗微生物特性、または治療薬、塗布剤、または他の材料でさらに機能化することができる。

図１に示されているとおり、そのような集成品の例は、合成基材材料（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｔ層と、天然基材材料（コットン）上に超親水性セラミックを含むＡ_ｂ層とを含む。Ａ_ｔとＡ_ｂ層との間のＢ層は、吸収、構造及びパディング特性を提供する。

パフォーマンスアウターウェア衣料品
本明細書に記載のとおりの集成品は、パフォーマンスアウターウェア衣料品などの衣料品において使用するために構成することができる。外側の、かつ周囲上層に面する層を通り抜けた水分を吸い取る内側層と、絶縁層と、高い水蒸気透過率を有し、かつ水及び油もはじいて、例えば、清浄さを促進する外側層とを提供することができる。

図２に示されているとおり、そのような集成品の例は、合成基材（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｔ層と、合成基材（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｂ層とを含む。Ａ_ｔとＡ_ｂ層との間のＢ層は、断熱特性を提供する。

配管絶縁材
本明細書に記載のとおりの集成品は、配管絶縁材または配管保護材として使用するために構成することができる。疎水性「周囲側」ライナーと、配管を取り囲み、それと接触している親水性「高温側」ライナーとを備えた高温断熱ジャケットとして、前記集成品を設計する。例えば、周囲側ライナーを、水分が絶縁材に侵入することを防ぐことにより絶縁性能を維持するセラミック（例えば、ナノ構造化）表面及び疎水機能性を備えた金属メッシュ（例えば、ステンレス鋼メッシュ）から構築することができる。高温側ライナーは、水分を吸い取って蒸発を促進する毛細管作用を示すセラミック（例えば、ナノ構造化）表面を備えた金属メッシュから構築することができる。このシステムの技術的及び商業的利点は、金属メッシュ層と遮断層とを組み合わせることにより、数分の一のコストで、既存の絶縁ジャケット材料と同じ利点を提供する。前記システムは、既存のテフロン（登録商標）に基づく解決策よりも高温での運転も可能にし得て、かつ前記システムは、金属ホイルとは反対に、蒸気透過性でありながら、外部的には防水性である。

図３において示されているとおり、そのような集成品の一例は、金属メッシュ基材上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｔ層と、金属メッシュ基材上に超親水性セラミックを含むＡ_ｂ層とを含む。Ａ_ｔとＡ_ｂ層との間のＢ層は、断熱特性を提供する。

医療用ギプス
前記のとおりの医療用絆創膏用途の延長として、本明細書に記載のとおりの集成品を、医療用ギプスとして使用するために構成することができる。追加の抗微生物層を層の積重ねの下部に提供して、感染を予防する、及び／または清浄化が難しく微生物の進入が生じることに関連する臭気を予防することができる。追加の層を付加することもできる。

図４に示されているとおり、そのような集成品の一例は、合成基材材料（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｔ層と、集成品の下面を含み、かつ合成基材材料（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に抗微生物セラミックを含むＡ_ｂ層とを含む。集成品の下面を含むＡ_ｂ層上のＡ_ｂ層は、合成基材材料（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超親水性セラミックを含む。Ａ_ｔとＡ_ｂ層との間のＢ層は、構造及びパディング特性を提供する。

医療用／手術用衣料品
本明細書に記載のとおりの集成品は、衣料用／手術用装備または衣料品において使用するために構成することができる。呼吸可能でありながら（高い水分輸送率）、抗微生物及び耐はね性（撥水性）でもあり、快適さを犠牲にすることなく遮断特性を提供するように、前記集成品を設計する。

図５において示されているとおり、そのような集成品の一例は、合成基材材料（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）上に超疎水性セラミックを含むＡ_ｔ層と、合成（例えば、ナイロンまたはＰＥＴ）または天然（例えば、コットン）基材材料上に抗微生物セラミックを含むＡ_ｂ層とを含む。

他の使用用途
本明細書に記載のとおりの材料の集成品を用いることができる用途の追加の非限定的例には、前記集成品の下面層から上面層（周囲曝露）へと列挙される層を有する、以下が含まれる：
・濾過／分離：サイズ排除（保持）層（Ａ）－構造保全層（Ｂ）－抗微生物層（Ａ）
・パッキング材料：水分輸送層（Ａ）－構造保全層（Ｂ）－パディング層（Ｂ）－撥水層（Ａ）
・病院床敷：パディング層（Ｂ）－水分輸送層（Ａ）－通気層（Ａ）－水分吸収層（Ａ）－抗微生物層（Ａ）－
・防護マスク：水分輸送層（Ａ）－通気層（Ａ）－抗微生物層（Ａ）－耐薬品層（Ａ）－撥水層（Ａ）
・防護衣料品：水分輸送層（Ａ）－通気層（Ａ）－耐薬品層（Ａ）－撥水層（Ａ）－断熱層（Ｂ）－構造層（Ｂ）－難燃層
・建築用テキスタイル：水分輸送層（Ａ）－通気層（Ａ）－耐薬品層（Ａ）－撥水層（Ａ）－断熱層（Ｂ）－難燃層（Ａ）－色層（Ａ）－ＵＶ安定層（Ａ）
・ジオテキスタイル：水分輸送層（Ａ）－通気層（Ａ）－耐薬品層（Ａ）－撥水層（Ａ）－断熱層（Ｂ）－構造層（Ｂ）－環境安定層（Ａ）。

前記のとおりの製品及び使用用途における層の順序は、例示されているものとは異なってよく、かつ一部の実施形態では、記載のとおりの複数の機能を組み合わせて、単一の層にしてもよい。

次の実施例は、例示を意図したものであって、本発明を限定することを意図したものではない。

実施例１．層状積重ねの性能を試験する方法
本明細書に記載のとおりの材料の集成品の特性決定のために、次の方法を用いた。

１０マイクロリットルの滴を表面上に計量分配することによる液滴法を使用して、層の接触角を決定した。その表面と同じ高さに配置したカメラを使用して、滴の画像を正面から撮影した。表面と、接触面での表面と液体－蒸気界面との間の角度を測定することにより、接触角を決定した。このプロセスを３回繰り返し、報告される接触角は、３回の個別の測定値の平均値である。

層の積重ねの蒸気透過率は次のとおりに決定した。各層を同じサイズに切断して集めた。既知の量の乾燥した乾燥剤で充填された容器を、積重ねの下層の下側に対して封止した。複数の層からなる積重ねでは、蒸気が積重ねに侵入する唯一の方法が、積重ねの上層を通過することであるように、層をそれらのエッジに沿ってまとめて封止した。積重ね及び乾燥剤を、制御された温度及び湿度を有するチャンバーに入れた。３０分ごとに試料を集めて、層を通過して乾燥剤に吸着したチャンバーからの水蒸気の量を決定した。乾燥剤の質量が１０％増加したら、試験を停止し、単位時間あたり単位面積あたりの各積重ねを介しての蒸気透過の速度を決定した。

水柱破過圧を次のとおりに決定した。内径１２．７ｍｍの垂直管を積重ねの上層に対して封止した。複数の層からなる積重ねでは、水がそれぞれ上層及び下層を介して流れることによってのみ積重ねに侵入する、または流出することができるように、層をそれらのエッジに沿ってまとめて封止した。水が積重ねの上層に直接的に影響を及ぼさないように管の側面から下へ水を注入することにより、管を充填した。水柱の高さを一度に１ｃｍ上昇させ、その後、その間は水を注入しない５秒間を続けるように増分して、水を注入した。この手法で、水柱の高さが低下し始めて、材料積重ねを通しての水柱内の水の破過を示すまで、水柱を充填した。各試料の最大充填高さを記録した。

実施例２
下の実施例に記載のとおりの機能化メッシュ材料は、次のとおりに調製した。メッシュ基材を初めにアセトンの浴に、次いでＩＰＡの浴に浸漬して、いずれの残留油も除去した。次いで、部品を１５分間にわたって風乾した。次に、５０～８５℃の反応温度で反応及び沈澱し得る２０～２５０ｍＭの硝酸もしくは硫酸の金属塩または混合された硝酸もしくは硫酸の金属塩、及び同様のモル量のジアミン、トリアミン、またはテトラミンを含有する生成浴に、メッシュ基材を入れた。集成品を、約５分から約３時間の範囲の時間にわたって浴内に維持した。集成品を取り出し、排水し、炉に入れて、５０～６００℃熱処理で、数分から数時間にわたって乾燥させる、及び／またはか焼した。この堆積及びか焼ステップは任意選択で、所望の場合には繰り返すことができる。冷却後に、部品をさらに処理した、及び／または下の実施例に記載のとおりに試験した。

実施例３
ステンレス鋼メッシュ層を、酸化マンガンから構成されるセラミック材料でコーティングして、それにより、表面親水特性を与えた。水接触角は、液滴法により５度未満であると測定された。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れて、層状試料の一部を脱イオン水と接触させた。２分後に、可視湿潤線により観察されるとおりの毛細管上昇が、液面上の試料の約３ｃｍ上であると決定された。毛細管上昇は、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１９／６５９７８に記載のとおりに決定された（例えば、図１Ａ～１Ｃを参照されたい）。蒸気透過率は、１３０ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例４
ステンレス鋼メッシュ層を、酸化マンガンから構成されるセラミック材料でコーティングした。次いで、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈液を使用して、表面を機能化し、それにより、表面疎水特性を与えた。水接触角は、液滴法により１５１度であると測定された。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れた。２分後に、液面を超える表面に、目立った水の上昇は認められなかった。蒸気透過率は、１４５ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧は、水頭２５ｃｍであると決定された。

実施例５
いずれの表面調整も伴わないステンレス鋼メッシュ層を試験した。水接触角は、液滴法により２０度であると測定された。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れた。２分後に、液面を超える表面に、目立った水の上昇は認められなかった。蒸気透過率は、１５２ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例６
厚さ５．０８ｃｍ及びＲ－６．７の断熱値を有するファイバーガラス絶縁層を試験した。蒸気透過率は、４８ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例７
２層の積重ねを試験した。上層は、実施例３に記載のとおりの疎水性ステンレス鋼メッシュであった。下層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体であった。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、２層をまとめて合わせた。積重ね全体の蒸気透過率は、４３ｇ／時／ｍ^２であると決定された。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭２３ｃｍであると決定された。

実施例８
２層の積重ねを試験した。上層は、実施例４に記載のとおりのいずれの表面調整も伴わないステンレス鋼メッシュであった。下層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体であった。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、２層をまとめて合わせた。積重ね全体の蒸気透過率は、４９ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例９
３層の積重ねを試験した。上層は、実施例３に記載のとおりの疎水性ステンレス鋼メッシュであった。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体であった。下層は、実施例２に記載のとおりの親水性ステンレス鋼メッシュであった。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、３層をまとめて合わせた。積重ね全体の蒸気透過率は、５３ｇ／時／ｍ^２であると決定された。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭２２ｃｍであると決定された。

実施例１０
３層の積重ねを試験した。上層は、実施例４に記載のとおりの、いずれの表面改質も伴わないステンレス鋼メッシュであった。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体であった。下層は、実施例４に記載のとおりの、いずれの表面改質も伴わないステンレス鋼メッシュであった。積重ね全体の蒸気透過率は、５５ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例１１
アルミニウムメッシュ層を、酸化マグネシウムから構成されるセラミック材料でコーティングし、それにより、表面親水特性を与える。水接触角は、液滴法により５度未満であると測定される。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れる。２分後に、毛細管上昇は、液面上約５ｃｍであると決定される。蒸気透過率は、１５０ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例１２
アルミニウムメッシュ層を、酸化マグネシウムから構成されるセラミック材料でコーティングする。次いで、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈液を使用して、表面を機能化し、それにより、表面疎水特性を与える。水接触角は、液滴法により１６０度であると測定される。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れる。２分後に、液面を超える表面に、目立った水の上昇は認められない。蒸気透過率は、１５０ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧は、水頭１００ｃｍであると決定される。

実施例１３
いずれの表面調整も伴わないアルミニウムメッシュ層を試験する。水接触角は、液滴法により２０度であると測定される。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れる。２分後に、液面を超える表面に、目立った水の上昇は認められない。蒸気透過率は、１５３ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例１４
２層の積重ねを試験する。上層は、実施例１１に記載のとおりの疎水性アルミニウムメッシュである。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体である。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、２層をまとめて合わせる。積重ね全体の蒸気透過率は、４８ｇ／時／ｍ^２であると決定される。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭６２ｃｍであると決定される。

実施例１５
２層の積重ねを試験する。上層は、実施例１２に記載のとおりの、いずれの表面調整も伴わないアルミニウムメッシュである。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体である。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、２層をまとめて合わせる。積重ね全体の蒸気透過率は、４８ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例１６
３層の積重ねを試験する。上層は、実施例１１に記載のとおりの疎水性アルミニウムメッシュである。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体である。下層は、実施例１０に記載のとおりの親水性アルミニウムメッシュである。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、３層をまとめて合わせる。積重ね全体の蒸気透過率は、４８ｇ／時／ｍ^２であると決定される。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭６２ｃｍであると決定される。

実施例１７
３層の積重ねを試験する。上層は、実施例１２に記載のとおりの、いずれの表面調整も伴わないアルミニウムメッシュである。中間層は、実施例５に記載のとおりのファイバーガラス絶縁体である。下層は、実施例１２に記載のとおりの、いずれの表面調整も伴わないアルミニウムメッシュである。絶縁層が圧縮されないようにＫａｐｔｏｎテープを用いてエッジを封止することにより、３層をまとめて合わせる。積重ね全体の蒸気透過率は、４７ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例１８
厚さ０．００５ｃｍを有するポリエステルフィルムの水分遮断層を試験した。蒸気透過率は、１ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧は、水頭２００ｃｍ超であると決定された。

実施例１９
２層の積重ねを試験した。上層は、実施例１６に記載されているとおりのポリエステルフィルムであった。下層は、実施例４に記載されているとおりのファイバーガラス絶縁体である。蒸気透過率は、１ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧は、水頭２００ｃｍ超であると決定された。

実施例２０
４０ｄ（４０デニール）ウーブンポリアミドテキスタイル層を、酸化マグネシウムから構成されるセラミック材料でコーティングし、それにより、表面親水特性を得た。水接触角は、液滴法により５度未満であると測定された。蒸気透過率は、１７５ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例２１
４０ｄウーブンポリアミドテキスタイル層を、酸化マグネシウムから構成されるセラミック材料でコーティングした。次いで、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸の希釈液を使用して、表面を機能化し、それにより、表面疎水特性を得た。蒸気透過率は、１７０ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧は、水頭５５ｃｍであると決定される。

実施例２２
いずれの表面調整も含まない４０ｄウーブンポリアミドテキスタイル層を試験した。蒸気透過率は、１７０ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例２３
厚さ１．１ｃｍ及び断熱値Ｒ－１．６を有するＴｈｉｎｓｕｌａｔｅＧ８０層を試験する。蒸気透過率は、１００ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例２４
２層の積重ねを試験する。上層は、実施例１９に記載されているとおりの疎水性４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。下層は、実施例２１に記載されているとおりのＴｈｉｎｓｕｌａｔｅＧ８０である。積重ね全体の蒸気透過率は、１００ｇ／時／ｍ^２であると決定される。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭５５ｃｍであると決定される。

実施例２５
２層の積重ねを試験する。上層は、実施例２０に記載されているとおりの、いずれの表面調整も含まない４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。下層は、実施例２１に記載されているとおりのＴｈｉｎｓｕｌａｔｅＧ８０である。積重ね全体の蒸気透過率は、１００ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例２６
３層の積重ねを試験する。上層は、実施例１９に記載されているとおりの疎水性４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。中間層は、実施例２１に記載されているとおりのＴｈｉｎｓｕｌａｔｅＧ８０である。下層は、実施例１８に記載されているとおりの親水性４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。積重ね全体の蒸気透過率は、９０ｇ／時／ｍ^２であると決定される。積重ね全体の水柱破過圧は、水頭５０ｃｍであると決定される。

実施例２７
３層の積重ねを試験する。上層は、実施例２０に記載されているとおりの、いずれの表面調整も含まない４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。中間層は、実施例２１に記載されているとおりのＴｈｉｎｓｕｌａｔｅＧ８０である。下層は、実施例２０に記載されているとおりの、いずれの表面調整も含まない４０ｄウーブンポリアミドテキスタイルである。積重ね全体の蒸気透過率は、９０ｇ／時／ｍ^２であると決定される。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができない。

実施例２８
ステンレス鋼メッシュ層を、酸性エッチング液中で点腐食し（ｐｉｔｔｅｄ）、次いで、硝酸マンガンの２５～７５ｍＭの水溶液及び同様の量のヘキサメチレンテトラミンまたは尿素中で、約６０℃～８０℃の温度で約６０～２４０分間にわたって堆積させたバインダレス構造化酸化マンガンセラミック表面改質材でコーティングした。次いで、メッシュを約４００℃から６００℃の温度で、約１時間にわたってか焼して、表面親水特性を得た。水接触角は、液滴法により５度未満であると測定された。メッシュを、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れた。２分後に、毛細管上昇は、液面上で約３ｃｍであると決定された。毛細管上昇を、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１９／６５９７８（例えば、図１Ａ～１Ｃを参照されたい）に記載されているとおりに決定した。蒸気透過率は、１３０ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると、層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例２９
アルミニウムメッシュ層を、硝酸マンガンの２５～７５ｍＭの水溶液及び同量のヘキサメチレンテトラミン中で、約６０℃～８０℃の温度で約３０～９０分間にわたって堆積させた酸化マグネシウムから構成されるセラミック材料でコーティングした。次いで、メッシュを約３００℃から６００℃の温度で、約１時間にわたってか焼して、それにより、表面親水特性を得た。水接触角は、液滴法により５度未満であると測定される。層を、脱イオン水約１ｃｍを含むカップに入れる。２分後に、毛細管上昇は、液面上で約５ｃｍであると決定された。蒸気透過率は、約１５０ｇ／時／ｍ^２であると決定された。水柱破過圧を試験すると；層は、いずれの測定可能な高さの水柱も支持することができなかった。

実施例３０
ウーブンポリエステルテキスタイル及びウーブンナイロンテキスタイルに、約２５０ｎｍのアルミニウムをスパッタリング堆積させた。テキスタイルを小片に切断し、３種の異なるセラミック材料：ａ）酸化マグネシウム／水酸化物ベースのセラミック、ｂ）及び酸化マンガン／水酸化物ベースのセラミック、ｃ）及び酸化亜鉛／水酸化物ベースのセラミックでコーティングした。３つすべてのセラミックが、酸化／水酸化アルミニウム量を含有した。セラミックを、実施例１に記載の方法と同様の方法で堆積させた（セラミックにおいて見い出されるそれぞれ個々のカチオンのために、２＋金属硝酸塩または金属硫酸塩を使用）。試料を接触角について試験すると、１５度未満の接触角を示した。次いで、セラミック改質テキスタイルを、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸またはエタノール中のヘキサデシルトリエトキシシランの希釈浴（０．１％～１％）中で浸漬コーティングした。シランの場合には、少量の酢酸触媒を時々、使用した。次いで、試料を再び、接触角について測定すると、約１５０～１６０度の接触角を示した。水蒸気透過は、非改質ファブリックの測定の誤差内であった。

実施例３１
テキスタイルを約２００～５００ｍＭの硫酸亜鉛、約５０～１５０ｍＭの過硫酸カリウム、及び約１．２～１．７モルの水酸化アンモニウムのバッチで、約５～６０分間にわたって室温で浸漬することにより、ウーブンポリエステル、ポリアミド、及びＴｅｎｃｅｌテキスタイルを酸化亜鉛ベースのセラミックでコーティングした。硫酸亜鉛の代わりに硫酸ニッケルを用いることにより、酸化ニッケル堆積物もポリエステル上に堆積させた。硫酸亜鉛の代わりに硫酸マンガンを用い、かつ過硫酸塩の代わりに過マンガン酸塩を用いることにより、酸化マンガン堆積物もポリエステル上に作製した。次いで、これらの試料を約１０５℃～約１４０℃の温度で、約１～２時間の期間にわたって乾燥させた。試料を接触角について試験すると、１５度未満の接触角を示した。次いで、セラミック改質テキスタイルをイソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸またはエタノール中のヘキサデシルトリエトキシシランの希釈浴（０．１％～１％）中で浸漬コーティングした。シランの場合には、少量の酢酸触媒を時々、使用した。次いで、試料を再び、接触角について測定すると、約１５０～１６０度の接触角を示した。

実施例３２
ウーブンポリアミド及びポリエステルテキスタイルを約５～２００ｍＭの過マンガン酸カリウム及び約１０～４００ｍＭの水酸化アンモニウムの水浴に、およそ室温から約８０℃の温度で約５分～約１時間にわたって沈めた。過マンガン酸塩と水酸化アンモニウムとの典型的な比は、約１～２であった。次いで、基材を乾燥させ、次いで、基材を金属（Ｍｎ、Ｚｎ、またはＭｇ）硝酸塩の２５～１５０ｍＭ水溶液及び同様の量のヘキサメチレンテトラミンに、約６０℃～８０℃の温度で約５～９０分の期間にわたって浸漬することにより、酸化／水酸化マンガン、酸化／水酸化亜鉛、または酸化／水酸化マグネシウムを含む構造化セラミック層を堆積させた。次いで、メッシュを約１００℃～２５０℃の温度で約１時間にわたって乾燥させた。これらの試料の接触角を測定すると、約１５度未満であることが決定された。次いで、セラミック改質テキスタイルを、イソプロパノール中のヘキサデシルホスホン酸またはエタノール中のヘキサデシルトリエトキシシランの希釈浴（０．１％～１％）中で浸漬コーティングした。シランの場合には、少量の酢酸触媒を時々、使用した。次いで、試料を再び、接触角について測定すると、約１５０～１６０度の接触角を示した。

前述の発明を、理解を明確にすることを目的として、実例及び実施例として多少詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲において記述されている本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、ある程度の変化及び変更を実行し得ることは当業者には明らかであろう。したがって、それらの記載は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本明細書において引用される刊行物、特許、及び特許出願はすべて、あらゆる目的のために、かつそれぞれ個別の刊行物、特許、または特許出願が具体的に、かつ個別に、参照により本明細書に組み込まれると記載されている場合と同程度に、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

上面及び下面を含む材料の集成品であって：
（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ_ｔ層（ここで、前記Ａ_ｔ層は、前記上面を含む最上層を含む）；
（ｂ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｙ層のＡ_ｂ層（ここで、前記Ａ_ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）；及び
（ｃ）ｘ層のＡ層とｙ層のＡ層との間にある絶縁材料または構造材料のｚ層のＢ層を含み、
その際、ｘ、ｙ、及びｚが、同じか、または異なる層数であり、
前記Ａ_ｔ層及び前記Ａ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック材料を含み、
かつ各Ａ_ｔ層及び／または各Ａ_ｂ層上のセラミック材料が同じか、または異なる、前記集成品。
前記バインダレスセラミック材料が主に結晶性である、請求項１に記載の集成品。
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、及び／または金属水酸化物の水和物を含む、請求項１に記載の集成品。
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に記載の集成品。
前記セラミックがナノ構造化セラミックである、請求項１～４のいずれかに記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ層及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層のための基材が、ウーブン、ノンウーブン、もしくはニットである合成もしくは天然テキスタイル、金属メッシュ、金属スクリーン、金属クロス、合成もしくは天然ポリマー材料もしくはフィルムから選択される材料を含む、請求項１に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ層のための基材及び少なくとも１層のＡ_ｂ層のための基材、または少なくとも２層のＡ_ｔ層のための基材、または少なくとも２層のＡ_ｂ層のための基材が、ウーブン、ノンウーブン、もしくはニットである合成もしくは天然テキスタイル、金属メッシュ、金属スクリーン、金属クロス、合成もしくは天然ポリマー材料もしくはフィルムから選択される異なる材料を含む、請求項６に記載の集成品。
各Ａ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層が、氷もしくは凝縮液管理、防氷、防霜、超疎水性、超親水性、微生物増殖の阻害、耐食性、電磁変調、熱的変調、難燃性、通気性、動的耐風性、色、吸収、遮断、維持特性、審美的特性、臭気調節、耐摩耗性、機械的特性、表面摩擦、手触り、耐久性またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の機能特性を含む、請求項１に記載の集成品。
ｘ及び／またはｙが１より大きく、かつ各Ａ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層が、他のＡ_ｔ及び／またはＡ_ｂ層とは異なる機能特性を含む、請求項８に記載の集成品。
前記上面を含む最上層及び前記下面を含む最下層が、同じ機能特性を含む、請求項８に記載の集成品。
前記上面を含む最上層及び前記下面を含む最下層が、異なる機能特性を含む、請求項８に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層が、１つまたは複数の機能特性を付与するトップコート材料を含み、かつ前記トップコート材料により付与される少なくとも１つの機能特性が、前記セラミック材料を含まない同一の基材上に直接堆積された同一のトップコート材料により付与される同じ機能特性よりも高度である、請求項１に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層がトップコート材料を含み、かつ前記セラミック材料及び前記トップコート材料が、同一の基材表面上に独立に堆積された前記セラミック材料または前記トップコート材料のいずれかにより付与される同じ機能特性よりも高度である、１つまたは複数の機能特性を相乗的に付与する、請求項１に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層上のバインダレスセラミック材料が、部分的に充填された多孔性構造である、請求項１に記載の集成品。
前記セラミック材料の空孔が、第２のセラミック材料で、またはヘッド基及びテール基を有する分子で部分的に充填されている、請求項１４に記載の集成品。
各Ｂ層が、熱抵抗、電機抵抗、構造支持、機械的パディング、及び流体移動特性、またはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の構造特性を含む、請求項１に記載の集成品。
１層または複数のＢ層が、ガラスファイバー、ルーズセラミック、及び他の無機材料から選択されるセラミック材料を含む、請求項１に記載の集成品。
パフォーマンスアウターウェア衣料品、医療用絆創膏、医療用ギプス、手術用ガウン、濾過もしくは分離媒体、パッキング材料、病院用床敷、吸収テキスタイル、防護マスク、防護衣料品、建築用テキスタイル、またはジオテキスタイルに組み込まれている、請求項１～１７のいずれかに記載の集成品。
請求項１に記載の集成品を含む配管用絶縁材または保護材であって、
１層または複数のＡ_ｔ層が疎水または超疎水機能特性を含み、１層または複数のＢ層が断熱、保護、または構造特性を含み、かつ
１層または複数のＡ_ｂ層が親水または超親水機能特性を含む、前記配管用絶縁材または保護材。
前記集成品が配管を取り囲んでいて、
前記最下Ａ_ｂ層が前記配管と接触していて、かつ
前記最上Ａ_ｔ層が周囲環境と接触している、請求項１９に記載の配管用絶縁材または保護材。
１層または複数のＡ_ｔ及び／または１層または複数のＡ_ｂ層が、セラミックコーティングされたウーブン材料を含む、請求項１９または２０に記載の配管用絶縁材または保護材。
前記ウーブン材料が、ステンレス鋼合金ウーブン材料、炭素鋼合金ウーブン材料、アルミニウム合金ウーブン材料、及びテキスタイルから選択される、請求項２１に記載の配管用絶縁材または保護材。
少なくとも１層のＢ層が、ファイバーガラス、炭化ケイ素、セラミックファイバー絶縁材、シリコーンもしくはシリコーンフォーム、ミネラルウール、バサルト、多泡ガラス、ポリイミド、ケイ酸カルシウム、またはシリカから選択される材料を含む、請求項１９～２２のいずれかに記載の配管用絶縁材または保護材。
請求項１９～２３のいずれかに記載の配管用絶縁材または保護材により取り囲まれた配管。
請求項１に記載の集成品を含むテキスタイル材料であって、
１層または複数のＡ_ｔ層が疎水または超疎水水機能特性を含み、１層または複数のＢ層が断熱、保護、または構造特性を含み、かつ
１層または複数のＡ_ｂ層が親水または超親水機能特性を含む、前記テキスタイル材料。
１層または複数のＡ_ｔ及び／または１層または複数のＡ_ｂ層の基材がウーブン材料を含む、請求項２５に記載のテキスタイル材料。
前記ウーブン材料が、テキスタイル、ポリアミド、ポリエステル、ポリマー基材またはフィルム、セルロース系材料、コットン、ウール、ステンレス鋼合金ウーブン材料、及びアルミニウム合金ウーブン材料から選択され得る、請求項２６に記載のテキスタイル材料。
１層または複数のＡ_ｔ及び／または１層または複数のＡ_ｂ層の基材が、ナイロンまたはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含む、請求項２５に記載のテキスタイル材料。
１層または複数のＢ層が、ポリエステル、フリース、ウール、フェザー、ダウン、及び他の主に有機の材料から選択される材料を含む、請求項２５～２８のいずれかに記載のテキスタイル材料。
上面及び下面を含む材料の集成品であって：
（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ層（ここで、前記Ａ層は、前記上面を含む最上層を含み、
前記Ａ層はそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック材料を含む）；及び
（ｂ）絶縁材料または構造材料のｚ層のＢ層（ここで、前記Ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）を含み、
その際、ｘ及びｚが、同じか、または異なる層数である、前記集成品
上面及び下面を含む材料の集成品であって：
（ａ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｘ層のＡ_ｔ層（ここで、前記Ａ_ｔ層は、前記上面を含む最上層を含む）；及び
（ｂ）１つまたは複数の機能特性を含む材料のｙ層のＡ_ｂ層（ここで、前記Ａ_ｂ層は、前記下面を含む最下層を含む）を含み、
その際、前記Ａ_ｔ層及び前記Ａ_ｂ層がそれぞれ、基材上にバインダレスセラミック材料を含み、
前記Ａ_ｔ層上のセラミック材料が、前記Ａ_ｂ層上のセラミック材料とは異なり、
ｘ及びｙが、同じか、または異なる、前記集成品。
前記セラミック材料が主に、結晶性である、請求項３０または３１に記載の集成品。
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、及び／または金属水酸化物の水和物を含む、請求項３０または３１に記載の集成品。
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３３に記載の集成品。
前記セラミックがナノ構造化セラミックである、請求項３０から３４のいずれかに記載の集成品。
少なくとも１層のＡ層が、１つまたは複数の機能特性を付与するトップコート材料を含み、かつ前記トップコート材料により付与される少なくとも１つの機能特性が、前記セラミック材料を含まない同一の基材上に直接堆積された同一のトップコート材料により付与される同じ機能特性よりも高度である、請求項３０に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ層がトップコート材料を含み、かつ前記セラミック材料及び前記トップコート材料が、同一のテキスタイル表面上に独立に堆積された前記セラミック材料または前記トップコート材料のいずれかにより付与される同じ機能特性よりも高度である、１つまたは複数の機能特性を相乗的に付与する、請求項３０に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ層上のバインダレスセラミック材料が、部分的に充填された多孔性構造である、請求項３０に記載の集成品。
前記セラミック材料の空孔が、第２のセラミック材料で、またはヘッド基及びテール基を有する分子で部分的に充填されている、請求項３８に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層が、１つまたは複数の機能特性を付与するトップコート材料を含み、かつ前記トップコート材料により付与される少なくとも１つの機能特性が、前記セラミック材料を含まない同一の基材上に直接堆積された同一のトップコート材料により付与される同じ機能特性よりも高度である、請求項３１に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層がトップコート材料を含み、かつ前記セラミック材料及び前記トップコート材料が、同一のテキスタイル表面上に独立に堆積された前記セラミック材料または前記トップコート材料のいずれかにより付与される同じ機能特性よりも高度である、１つまたは複数の機能特性を相乗的に付与する、請求項３１に記載の集成品。
少なくとも１層のＡ_ｔ及び／または少なくとも１層のＡ_ｂ層上のバインダレスセラミック材料が、部分的に充填された多孔性構造である、請求項３１に記載の集成品。
前記セラミック材料の空孔が、第２のセラミック材料で、またはヘッド基及びテール基を有する分子で部分的に充填されている、請求項４２に記載の集成品。