JP2024513281A - パターン化された多孔性材料表面 - Google Patents

Abstract

濾過媒体が、複数の構造を有する、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含んでいる。複数の形態にあるそれぞれの構造が、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある構造の中のそれぞれの構造の間の間隔が、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

Description

関連出願
本出願は、米国仮特許出願第６３／１７０，１０４号明細書（２０２１年４月２日出願）の利益を主張するものであり、該出願の開示全てを参考として引用し本明細書に組み入れたものとする。

本開示は、一般的には、多孔性材料の疎水性及び／又は疎油性を増大させるための、その材料のパターン化された表面、並びにそれらを形成させるための方法に関する。

多くの閉鎖容器（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）では、廃ガス（ｗａｓｔｅ ｇａｓ）を排除（ｒｅｌｅａｓｅ）するため、又は圧力差を解消するために、外部雰囲気に対してガス抜き（ｖｅｎｔ）をする必要がある。ガス抜きは、温度の変動、高度の変化、及び含まれている液体の蒸気圧の結果として、必要となる可能性がある。ガス抜き口（ｖｅｎｔｓ）、又はガス抜き媒体（ｖｅｎｔｉｎｇ ｍｅｄｉａ）は、それを通してガスを通過させて圧力を均等化させながらも、液体及び固体は排除して、内部成分を保護する。しかしながら、ある種の用途（たとえば、自動車、医療、建築）においては、ガス抜き媒体又は濾過媒体（ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｄｉａ）が、多孔性ガス抜き媒体からは容易に排除されない、低い表面張力及び／又は高い粘度を有する液状の汚染物（ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ）に暴露される。

それらの汚染物が、次いで、その媒体の細孔を閉塞し、抜き出されている空気の流れを抑制したり（ｒｅｄｕｃｅ）、又は方向転換させたり（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）する。ガス抜き媒体の疎水性及び／又は疎油性を改良するために、ある種のコーティングが使用されてきたが、ガス抜き用材料の表面に対する物理的な変性が、低い表面張力及び／又は高い粘度の汚染物単独、又はコーティングとの組合せで、改良された排除を与える可能性がある。

本明細書に記載された実施態様は、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含む濾過媒体を目的としている。そのパターン化された外側表面には、複数のピラー（ｐｉｌｌａｒ）が含まれているが、ここで、複数の形態にある（ｉｎ ｔｈｅ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）それぞれのピラーは、少なくとも、想定される（ｅｘｐｅｃｔｅｄ）汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にあるピラーの中のそれぞれのピラーの間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

別の実施態様では、パターン化された、複数の隆起した構造体（ｒａｉｓｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を含む、外側表面を有する多孔性材料の層を含む、濾過媒体を目的としている。複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体は、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある隆起した構造体の中のそれぞれの隆起した構造体の間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

別の実施態様では、多孔性材料の第一の層及びその第一の層の上に配された材料の第二の層を含む濾過媒体を目的としている。その第二の層は、複数の隆起した構造体を含むパターン化された外側表面を有し、そして複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体は、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして複数の形態にある一対の隆起した構造体の中のそれぞれの隆起した構造体の間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

別の実施態様では、階層構造（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）及びパターン化された、複数の隆起した構造体を含む、外側表面を有する多孔性材料の層を含む、濾過媒体を目的としている。複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体は、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある隆起した構造体の中のそれぞれの隆起した構造体の間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

別の実施態様では、閉鎖容器をガス抜きするように構成された開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）、並びにそのガス抜き装置の内部に固定され、その開口部で液密性（ｌｉｑｕｉｄ－ｔｉｇｈｔ）で、ガス透過性のシールを形成するガス抜き要素を含むガス抜き装置（ｖｅｎｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）を目的としている。そのガス抜き要素には、パターン化された、複数の隆起した構造体を含む表面を有する、多孔性材料が含まれるが、ここで、複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体は、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある隆起した構造体の中のそれぞれの隆起した構造体の間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。

さらなる実施態様では、多孔性材料の層を備えるステップ、並びに複数の隆起した構造体を含むパターンのネガ型に相当する、パターン化された外側表面を有するスタンプを備えるステップを含む方法を目的としている。複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体は、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある隆起した構造体の中のそれぞれの隆起した構造体の間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である。その方法にはさらに、多孔性材料の層の第一の表面に対して、予め定められた温度及び圧力でスタンプを適用して、多孔性材料の層の第一の表面の上に、予め定められた高さ及び間隔を有する隆起した構造体の複数パターンを形成させるステップも含まれる。

先に示した要約は、開示される実施態様のそれぞれを記述したり、本明細書に開示のすべての実施例を表すことを意味しているのではない。以下の図面及び詳細な説明は、より具体的には、説明のための実施態様を例示するものである。

以下における説明では、次の図面を参照しているが、ここで、複数の図面において、同一の参照番号を使用して、類似又は同一の構成要素が識別できるよにしている。しかしながら、ある一つの図面において一つの構成要素に対して名づけた数字を使用することが、別の図面において、同じ数字を用いて表示された構成要素を限定する訳ではない。図面は、必ずしも縮尺通りではない。

ウェンゼル状態（Ｗｅｎｚｅｌ ｓｔａｔｅ）にある、パターン化された表面の上の液滴の図である； カッシー－バクスター状態（Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ ｓｔａｔｅ）にある、パターン化された表面の上の液滴の図である； パターン化された表面の上の液滴についての滑落角（ｒｏｌｌ－ｏｆｆ ａｎｇｌｅ）の図である； ある種の実施態様における、パターン化された表面の、断面図である； ある種の実施態様における、パターン化された表面の、上から見た図（ｔｏｐ－ｄｏｗｎ ｖｉｅｗ）である； ある種の実施態様における、正方形状の構造体を有するパターン化された表面の、上から見た図である； ある種の実施態様における、六角形状の構造体を有するパターン化された表面の、上から見た図である； ある種の実施態様における、パターン化された表面の、上から見た図である； ある種の実施態様における、接線力（ｃｏｎｔａｃｔ ｌｉｎｅ ｆｏｒｃｅ）を示す図形である； ある種の実施態様における、約０．２５のパターン実体画分（ｐａｔｔｅｒｎ ｓｏｌｉｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）を有する、パターン化された表面の図である； ある種の実施態様における、約０．５のパターン実体画分を有する、パターン化された表面の図である； ある種の実施態様における、表面パターン実体画分の関数としての、接触角のグラフである； 多孔性材料のパターン化されていない表面上の液滴の画像である； ある種の実施態様における、多孔性材料の、パターン化された表面の上の液滴の画像である； ある種の実施態様における、階層構造を有する材料の画像である； ある種の実施態様における、パターン化されていない材料及びパターン化された材料の表面張力の関数としての接触角のグラフである； ある種の実施態様における、パターン化されていない材料及びパターン化された材料の上の汚染物の関数としての、透過度のグラフである； パターン化されていない材料の上の汚染物の画像である； 図８Ｂのパターン化された材料の上の、図８Ｂの汚染物の画像である； ある種の実施態様における、リブ形状の構造体のパターン化された表面の画像である； 図９Ａのパターン化された表面で測定されたプロファイルである； ある種の実施態様における、パターンの高さの関数としての滑落角のグラフである； ある種の実施態様における、スペースが異なったパターンでの、表面張力の関数としての滑落角のグラフである； ある種の実施態様における、第一の多孔性材料での、表面張力の関数としての滑落角のグラフである； ある種の実施態様における、低多孔性材料での、圧力の関数としての透過度の低下のグラフである； ある種の実施態様における、高多孔性材料での、圧力の関数としての透過度の低下のグラフである； ある種の実施態様における、パターン化された複合材料の断面図である； ある種の実施態様における、パターン化された複合材料の断面図である； ある種の実施態様における、パターン化された多孔性材料表面を形成させるための方法の流れ図である； ある種の実施態様における、パターン化された多孔性材料表面を形成させるための方法を示す図であり； ある種の実施態様における、パターン化された多孔性材料表面を形成させるための方法を示す図であり；そして ある種の実施態様における、パターン化された表面の上にコーティングを有する多孔性材料の断面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされる物品の、模式的な断面の側面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるバッテリーパックの、模式的な断面の側面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の側面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の側面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の側面図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の詳細図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の詳細図である。 ある実施態様における、ガス抜きされるパッケージの部品の模式的な断面の詳細図である。 実施例５で製造された材料の顕微鏡画像である。 実施例５で製造された材料の顕微鏡画像である。 実施例６で製造された材料の顕微鏡画像である。 図２３Ａの材料の模式的描写である。 図２３Ｂの材料の断面図である。 実施例７で製造された材料の顕微鏡画像である。 実施例７における比較材料の顕微鏡画像である。 実施例８で製造された材料の顕微鏡画像である。 実施例９で得られた透過度のグラフである。

定義
本明細書に記載の表題はすべて、読者の便宜のためにあるのであって、特に断らないかぎり、その表題の後に続く各本文の意味合いを限定するために使用されていると思ってはならない。

不定冠詞の「ａ」や「ａｎ」、及び定冠詞の「ｔｈｅ」という用語は、単数の実体のみを指そうとするのではなく、説明のために一つの具体例を挙げた、そのタイプ全体が含まれている。「ａ」や「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という用語は、「少なくとも１種の（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」という用語と、言い換え可能に使用される。列記された項目の前にある、「少なくとも１種の（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」、及び「少なくとも１種の～を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」というフレーズは、その列挙項目の中のいずれか一つ、及びの列挙項目の中の各種二つ以上の組合せを指している。

本明細書で使用するとき、「又は（ｏｒ）」という用語は、一般的に、それが通常使用される感覚で使用され、特に明確に断らない限り、「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」も含まれる。「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、（使用した場合には）、列挙された要素の一つ若しくは全部、又は列挙された要素の各種二つ以上の組合せを意味している。さらには、「たとえば（ｅ．ｇ．）」は、ラテン語の「ｅｘｅｍｐｌｉ ｇｒａｔｉａ」の略語として使用され、「たとえば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」を意味している。

末端を示して数値範囲を使用したら、その範囲内の総ての数値（たとえば、１～５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）及びその範囲内のすべての範囲が含まれる。さらには、特に断らない限り、本明細書及び請求項の中の、量を表すすべての数値及び方向／配向を表すすべての用語（たとえば、垂直、水平、平行、直交など）は、すべての場合において、「約」という用語で修飾されていると理解されたい。したがって、そうではないと示されていない限り、前述の明細書及び添付の請求項の中で言及されるパラメーターは、近似値であり、本明細書に開示された教示を使用する当業者が、得たいと望む所望の性質に応じて、変動させることができる。本明細書においては、「約（ａｂｏｕｔ）」：という用語は、数値と組合せて、当業者によって想定される測定における通常の変動を含めて使用され、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」と同じ意味合いを有し、典型的な誤差範囲、たとえば 表記された値の±５％が包含されると理解されたい。

相対的な用語、たとえば、近傍（ｐｒｏｘｉｍａｌ）、末端（ｄｉｓｔａｌ）、左側（ｌｅｆｔ）、右側（ｒｉｇｈｔ）、前方（ｆｏｒｗａｒｄ）、後方（ｒｅａｒｗａｒｄ）、頂部（ｔｏｐ）、底部（ｂｏｔｔｏｍ）、側方（ｓｉｄｅ）、上側（ｕｐｐｅｒ）、下側（ｌｏｗｅｒ）、水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）、垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）などは、本開示においては、記述を単純化させるために使用することができる。しかしながら、そのような相対的な用語が本発明の範囲を限定するということは、いかなる点においても、無い。たとえば、左側、右側、前方、後方、頂部、底部、側方、上側、下側、水平、垂直などの用語は、その特定の形状物で観察される観点からのものである。

本明細書において参照される各種の方向、たとえば「頂部」、「底部」、「左側」、「右側」、「上側」、「下側」、及びその他の方向又は配向は、明瞭且つ簡潔を目的として本明細書に記載されているが、実際の装置又はシステムを限定することは意図されていない。本明細書に記載されている装置及びシステムは、多くの方向及び配向で使用することが可能である。

本明細書で使用するとき、「有する（ｈａｖｅ、ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ、ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語は、オープンエンド的な意味合いで使用されていて、一般的には、「含むが、それらに限定される訳ではない」ということを意味している。「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」などの用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの中に包含されると理解されるであろう。本明細書で使用するとき、「から実質的になる」という用語は、それが組成物、生成物、方法などに関連する場合には、その組成物、生成物、方法などの構成要素が、列挙された構成要素、並びにその組成物、生成物、方法などの基本的及び新規な特性に物質的に影響しない各種のその他の構成要素に限定されるということを意味している。

「好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」、又は「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」という用語は、ある種の環境において、その実施態様がある種の便益を与えることができるということを指している。しかしながら、同一の環境又はその他の環境で、他の実施態様も好ましいということはあり得る。さらには、一つ又は複数の好ましい実施態様を取り上げたということが、他の実施態様は役に立たないということを意味している訳でもなく、そして本明細書の開示（特許請求項を含む）の範囲から、他の実施態様を排除しようという意図がある訳でもない。

本明細書で使用するとき、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、「顕著に（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ）」と同じ意味合いを有していて、それに続く用語を、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は少なくとも約９８％、緩和する（ｍｏｄｉｆｙ）と理解されたい。本明細書で使用するとき、「実質的に～ではない（ｎｏｔ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、「顕著ではない（ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ）」と同じ意味合いを有している、「実質的に」とは逆の意味合いを有している、すなわち、それに続く用語を、１０％以下、５％以下、又は２％以下しか緩和しないと理解されたい。

本開示は、その媒体と接触状態になった液状の汚染物を、はじいたり（ｒｅｐｅｌｌ）、排除したり（ｒｅｌｅａｓｅ）したりすることによって、汚損に抵抗することを可能とする、濾過媒体及びガス抜き媒体に関する。その媒体には、パターン化された表面を有する多孔性材料が含まれる。そのパターン化された表面は、その表面の上に配された複数の隆起した構造体を有している。

「濾過媒体（ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｄｉａ）」及び「ガス抜き媒体（ｖｅｎｔｉｎｇ ｍｅｄｉａ）」という用語は、本明細書においては、言い換え可能に使用され、そして「ガス抜き媒体」という用語は、単に、ガス抜きを与えるために使用される濾過媒体を指している。

表面の上の、隆起した（ｒａｉｓｅｄ）パターンの形状物（ｆｅａｔｕｒｅｓ）すなわち構造体（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）は、種々な点で、その表面の性質を変化させる。たとえば、隆起した表面パターンは、液滴の各種の反親和的（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ）表面性能（たとえば、疎水性、疎油性など）、接着性（向上又は低下）、防汚（ａｎｔｉ－ｆｏｕｌｉｎｇ）挙動、及び設計滑落（ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｒｏｌｌ－ｏｆｆ）挙動を変化させることができる。ガス抜き媒体又は濾過媒体の中に隆起した表面パターンを形成させることによって、疎水性及び／又は疎油性を向上させて、７２ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有するものを含めて、液状の汚染物の排除性能を改良することができる。そのパターン化をさらに、コーティング（たとえば、短鎖のフルオロポリマーのコーティング）と組み合わせると、生体残留性（ｂｉｏ－ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）の化学物質、たとえば、長鎖のペルフルオロアルキル系物質（ＰＦＡＳ）を使用しなくても、高い疎油性を達成することができる。

コーティングの有無にかかわらず、パターン化された濾過媒体は、各種のガス抜き用途、たとえばガスタービンシステムのための一体型ガス抜きモジュール、医療用具、パッケージ、バッテリー、及びパワートレインシステムにおける性能及び寿命を改良することができる。これらの環境及びその他は、濾過媒体を、その濾過媒体の表面から排除することが困難な潜在的な液状の汚染物に暴露させる。汚染物の液滴が排除されないか、又はきれいに排除されない（たとえば、残存痕跡が残る）場合は、その汚染物が、その濾過媒体の中の細孔を閉塞して、ガスのフローを阻止したり、方向転換させたりして、そのガス抜き媒体又は濾過媒体の性能及び寿命を低下させる。その構造体の高さ及び間隔を制御することによって、想定される汚染物ついての、ガス抜き媒体又は濾過媒体の疎水性及び／又は疎油性を改良するための、構造化されたパターンを設計することが可能である。

図１Ａ及び１Ｂは、パターン化された表面を有する疎水性及び／又は疎油性材料での、異なった液滴の状態を示している。図１Ａにおいては、液滴１０６が、ミクロ構造１０４に貫入して、液滴１０６が、材料１０２の表面に到達している。この状態は、ウェンゼル状態（Ｗｅｎｚｅｌ ｓｔａｔｅ）として知られており、ｃｏｓθ^＊＝ｒ ｃｏｓθとして記述することができるが、ここで、θ^＊は、液滴１０６と隆起した構造体１０４の表面との間のみかけの接触角を表し、θは、滑らかな表面の上での平衡接触角であり、そしてｒは、その表面の粗さを表している。接触角とは、液体－気体の界面が、固体の表面に接触している場合の、液滴を介して測定される角度である。疎水性材料及び疎油性材料は、９０゜よりも大きい接触角を有する材料として定義され、そして超疎水性材料は、１５０゜よりも大きい接触角を有している。平衡接触角は、ヤング（Ｙｏｕｎｇ）の式から推定することができる。ウェンゼル状態においては、その接触角の増大は、組織化／構造化された表面の表面積の増大に帰せられる。

図１Ｂにおいては、その液滴１０６が、隆起した構造体１０４の表面に留まっていて、材料１０２の表面にまでは貫入していない。むしろ、その液滴１０６が、２個又は複数の隆起した構造体１０４の間で、一つのメニスカス又は複数のメニスカスを形成し、液滴１０６とその隆起した構造体の表面との間に空気のポケットが残っている。この状態は、カッシー－バクスター状態として知られており、ｃｏｓθ^＊＝φ_ｓ（１＋ｃｏｓθ）－１として記述することができるが、ここで、θ^＊は、液滴１０６と隆起した構造体１０４の表面との間のみかけの接触角を表し、θは、滑らかな表面の上での平衡接触角であり、そしてφ_ｓは、その表面の実体画分（ｓｏｌｉｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）である。気体は透過性であるが、液体は非透過性であるような材料では、その材料と接触すると想定される液体（たとえば、汚染物）で、カッシー－バクスター状態が得られるように、その材料を、パターン化された表面を有するように設計するのがよい。

カッシー－バクスター状態に加えて、その多孔性材料のパターン化された表面は、その表面上の液体が容易に排除されるような滑落角（ｒｏｌｌ－ｏｆｆ ａｎｇｌｅ）が得られるように設計するのがよい。滑落角の概念を図２に示す。滑落角は、基材、たとえばパターン化された多孔性材料が、液滴（たとえば、汚染物の液滴）が排除され、その基材から滑落するように配置された、傾斜角である。図に見られるように、これは、パターン化された表面２０４を有する基材２０２を、液滴物質２０６に作用する粘着力が、重力よりも小さくなるように傾けた、角度２０８と理解することができる。したがって、滑落角は、液状の汚染物による基材に対する粘着力の測定と考えることが可能であり、そして油のような液状の汚染物をはじくことによって閉塞を回避するための、その基材の性能と関連する。滑落角は、少なくとも５μＬの液滴サイズを使用し、２゜／秒の傾け速度で測定される。本明細書においては、特に断らない限り、２０μＬの液滴サイズについて、滑落角を求めている。滑落角が小さいということは、はじき度（ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ）が改良されていることを示している。液滴が滑落しない場合は、その多孔性材料が閉塞され（ｃｌｏｇｇｅｄ又はｐｌｕｇｇｅｄ）、その材料の通気性が、低下する可能性がある。いくつかの例においては、液滴は滑落するものの、物質が後に残り、それが、その材料の通気性を低下させるということあり得る。他方では、より低い角度で液滴をきれいに排除できれば、多孔性材料の、ガス抜き用材料として使用したときの、機能性が増大し、寿命が長くなる。以下においてさらに詳しく説明するように、多孔性材料での滑落角は、予め定められたパラメーターを用いて設計されたパターン化された表面を用いれば、低くすることが可能である。

パターン化された表面の寸法について、図３Ａ～３Ｆに関連づけて説明する。図３Ａは、パターン化された表面の寸法、たとえば多孔性材料寸法元を示している。本明細書に記載に従ってパターン化することが可能な、例に挙げられる多孔性材料には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、又は酢酸セルロースなどを含む、織布材料、不織布材料（たとえば、湿式品）、静電紡糸繊維マット、膜が含まれていてよい。その構造体の寸法は、３００ｎｍより大の範囲であってよいが、本明細書において論じられる構造体は、一般的には、０．５μｍ～５００μｍの範囲の寸法（たとえば、幅）を有しているのがよい。材料３０２には、少なくとも一つの表面の上に形成された、複数の構造体３０４が含まれる。構造体３０４は、高さＨ３０４を有し、各種の形状をとることができる。たとえば、その構造体が、正方形、円、又は多角形の断面形状を有するピラー、長方形状又は正方形状の断面形状を有するリブ、又は規定の幅のスプライン、及びそれらの組合せの形状をとっていてよい。その構造体はさらに、ピッチｐ３０４を有しているが、それは、二つの隣接する構造体の間の、中心から中心までの間隔である。その高さ及び／又はピッチは、複数の隆起した構造体の間で実質的に均一であってもよいし、或いは、その一方又は両方が変化していてもよい。

複数の隆起した構造体が、材料の表面の上でパターンを形成しているのがよい。パターンの一例を図３Ｂに示すが、これには、第一の構造体３０４Ａと、それに隣接する構造体３０４Ｂとが含まれている。図示されているパターンは、一定のピッチを有する正方形の形状の構造体の４×４アレイであるが、パターンには、異なった形状、複数の形状、異なったピッチ、並びに／又は、行及び／又は列で構造体の数が異なるものが含まれていてもよい。それらに代わる実施態様においては、パターンが、上記の構造体を複合的に組み合わせたものを含む、複合的な形状をとっていてもよい。それらのパターンの形状が、規則的であっても、或いは不規則的であってもよい。図示されているパターンには、一定のピッチでの、正方形の形状の構造体が含まれているので、その配列ファクター（ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）Ａ（単位表面積あたりの隆起した構造体の数）は、１であり、そしてその単位表面積は、ｐ^２である。その隆起した構造体３０４は、ｓ３０４の幅を有している。そのパターン構造体での高さｈ３０４及びピッチｐ３０４（いくつかの場合においては、一般的に、間隔と呼ばれている）が、滑落角に影響することがわかっており、それらは、想定される汚染物質に合わせて決めることができる。

想定される汚染物に対して、所望の滑落角を達成させる最小の高さは、式１で計算することができる：

ここで、ｈは、最小高さであり、Ｌは、構造体の周囲長さであり、ｐは、そのパターンのピッチであり、Ａは、単位表面積あたりの構造体の数であり、φは、そのパターン化された表面のパターン実体画分であり、そしてθ_{ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ}は、パターン化されていないが、その他ではパターン化されたものと同一の多孔性材料の接触角である。ここで、「それ以外は同一である（ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」という文言は、同一の厚み、多孔度、平均孔径、化学組成、及びパターン化前（たとえば、圧縮前）の基本重量を有する、同じ材料を指している。たとえば、図３Ｂの実施態様の正方形状の構造体では、その周囲長さＬは、４×ｓ３０４（その構造体の幅の４倍）と等価である。図３Ｂの正方形の形状の構造体でのパターン実体画分は、式２で求められる：

その構造体が、図３Ｅに示されているような、直線であるような実施態様においては、Ｌは、ｐ^２の内部の長方形の周囲長さ（図３Ｅに見られるように、２ｓ＋２ｐ）であり、そして、パターン実体画分は、

となるであろう（理由：その構造体が、計算の目的では、ｐ^２の内部であると定義されているため）。図３Ｅにおいては、そのピッチが、第一の構造体３０４Ｃの左辺から、隣接する構造体３０４Ｄの左辺までで測定されるように示されているが、その測定は、構造体３０４Ｃの中心から、構造体３０４Ｄの中心までの距離と一致している。

式１で示されている高さは、所望の滑落角を達成するための最小高さである。しかしながら、そのパターンの中の一つ又は複数の構造体が、その計算値を越える高さを有していてもよい。一つの実施態様においては、そのパターンの中の全部又は実質的に全部の構造体が、計算値に適合するか、又はそれを越える高さを有している。ある種の実施態様においては、パターンに複数の予め定められた高さの隆起した構造体が含まれる。たとえば、複数の隆起した構造体の第一の部分が、第一の高さを有していてよく、そしてその複数の隆起した構造体の第二の部分が、第二の高さを有していてもよい。しかしながら、一つの好ましい実施態様においては、その予め定められた高さのそれぞれが、式１を使用して計算された予め定められた高さに適合するか、又はそれを越えているであろう。

一つの実施態様においては、その多孔性材料が、複数の隆起した構造体を有するパターン化された表面を有している。その隆起した構造体は、１μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、８μｍ以上、１０μｍ以上、１２μｍ以上、又は１５μｍ以上の高さを有している。その隆起した構造体が、５０μｍ以下、４５μｍ以下、４０μｍ以下、３５μｍ以下、３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１２μｍ以下、又は１０μｍ以下の高さを有している。隆起した構造体に適した高さの範囲は、その材料が、意図された使用の際に暴露されるであろう１種又は複数の汚染物に基づいて選択するのがよい。たとえば、その材料が、２５ｍＮ／ｍ～８０ｍＮ／ｍの範囲（又は、たとえば、２５ｍＮ／ｍ～３０ｍＮ／ｍの範囲）の表面張力を有する汚染物に暴露されるであろう場合には、その隆起した構造体が、２μｍ～４０μｍ、４μｍ～３０μｍ、５μｍ～２０μｍ、又は６μｍ～１５μｍの高さを有しているのがよい。いくつかのそのような場合においては、その隆起した構造体が、１２μｍ未満の高さを有していてもよい。

その隆起した構造体が、刻印法（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）により形成される場合には、その隆起した構造体は、その隆起した構造体の周りの材料を圧縮することにより形成される。したがって、隆起した構造体を、刻印法によって多孔性媒体の上に形成させる場合には、より低い高さを有する隆起した構造体は、その媒体の圧縮度がより低いことに相当する。そのような場合においては、その多孔性材料の透過性能を維持するためには、高さが低い方が好ましい。そのような構造体の高さの例としては、約１μｍ～３０μｍ、１μｍ～１５μｍ、及び１μｍ～１０μｍが挙げられる。

構造体において、所望のはじき性（ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ）及び滑落角を達成するための、最大のピッチは、式３を使用して計算することができる：

ここで、Ｐ_ｗｅｔは、その複数の隆起した構造体の中への濡らし圧力（ｗｅｔｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）であり、Ｆ_ＣＬは、接線力であり、そしてＡは、複数の隆起した構造体の間のメニスカスの投影表面積（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ）である。一つの実施態様においては、そのパターンの中の二つ以上の隆起した構造体が、計算値よりも小さい間隔を有していてもよい。

接線力Ｆ_ＣＬは、接線力の垂直成分として定義され、式４で表される：

ここで、γ_ＬＧは、液体と気体との間の表面張力であり、ｌは、その接触線の長さであり、そしてａは、その固体の境界が、水平面と作る角度である。その接触線は、液体（たとえば、液滴４０６）、固体の表面（たとえば、その物質４０２の表面）、及び周囲環境（たとえば、空気４１０）の界面での連続直線である。その液体に作用する力が平衡に達していれば、その接触線は、その表面に、一連のピン止めポイントでピン止めされる。平衡状態では、その接触線は、液滴の周囲長さに沿ったピン止めポイントを結ぶ連続直線と考えてよい。接線力の垂直成分をさらに、図３Ｆに示す。

それに加えて、所望のはじき性及び滑落角を達成させるためのパターンを設計する場合には、そのパターンの中の隆起した構造体の幅を、次の式５で示されるカッシー－バクスターの式によって求めることができる：
ｃｏｓθ^＊＝φ_ｓ（１＋ｃｏｓθ）－１ 式５
ここで、θ^＊は、液滴と構造体の表面との間のみかけの接触角を表し、そしてφ_ｓは、そのパターン化された表面のパターン実体画分である。これらの式を使用して、パターンの構造体の高さ及び間隔を予測し、設計することにより、想定される汚染物に関連させた、材料の滑落角についての制御が可能となる。

一つの実施態様においては、その複数の隆起した構造体を有するパターン化された表面を有する多孔性材料が、液状の汚染物と接触させたときに、所望の接触角を示す。パターン化された表面の接触角は、パターンの無い同一の材料の接触角よりは、高くなることができる。パターン化された表面の接触角は、パターンの無い同一の材料よりも、少なくとも５゜、少なくとも１５゜、少なくとも２０゜、又は少なくとも２５゜高くなることができる。接触角における改良には所望の上限は存在せず、接触角は最大で１８０゜にもなり得る。いくつかの実施態様においては、その複数の隆起した構造体を有するパターン化された表面を有する多孔性材料が、汚染物に対して超疎水（油）性（ｓｕｐｅｒｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を示し、１５０゜以上の接触角を示す。そのような材料は、超疎水性又は超疎油性となり得る。接触角は、各種公知の方法で測定することができる。たとえば、接触角は、たとえば実施例１に記述するような、接触角計を使用して測定することができる。

一つの実施態様においては、その複数の隆起した構造体を有するパターン化された表面を有する多孔性材料が、液状の汚染物と接触させたときに、所望の後退接触角を示す。パターン化された表面の後退接触角は、パターンの無い同一の材料の後退接触角よりは、高くなることができる。パターン化された表面の後退接触角は、５０゜以上、６０゜以上、７０゜以上、８０゜以上、又は９０゜以上であるのがよい。後退接触角における改良には所望の上限は存在せず、後退接触角は最大で１８０゜にもなり得る。後退接触角は、各種公知の方法で測定することができる。たとえば、後退接触角は、たとえば実施例１に記述するような、接触角計を使用して測定することができる。

一つの実施態様においては、その複数の隆起した構造体を有するパターン化された表面を有する多孔性材料が、液状の汚染物と接触させたときに、所望の滑落角を示す。滑落角は、７５゜以下、６０゜以下、４０゜以下、３０゜以下、又は２０゜以下であってよい。汚染物を効率的に排除するには、可能な最低の滑落角が望ましい。しかしながら、実際には、滑落角は、１゜以上、２゜以上、又は５゜以上であるのがよい。滑落角は、２゜～４５゜、５゜～３５゜、又は５゜～２０゜の範囲にあるのがよい。滑落角は、たとえば実施例１に記述するような、接触角計を使用して測定することができる。

図３Ｃは、多孔性材料の上の、正方形状の構造体のアレイの画像であり、そして図３Ｄは、六角形状の構造体のアレイの画像である。図３Ｃ及び３Ｄに見られるように、それぞれの構造体のサイズ及びそれぞれのパターンのピッチは、パターン化された面積全体に比較した、パターンの隆起した表面積の比率を変化させている。

図４Ａ及び４Ｂに、異なったパターンピッチを有する、２種の隆起した構造アレイの間での、パターン実体画分における違いを示している。パターン実体画分（ｐａｔｔｅｒｎ ｓｏｌｉｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、その材料の上のパターンの単位面積に対する、投影表面積の比率として定義される。たとえば、上記の式２により、正方形状の構造体を有するパターンでの、パターン実体画分の計算ができる。図４Ａ及び４Ｂにおいては、アレイの全表面積及びその構造体のサイズは同じであるが、構造体のピッチが異なっている。図４Ａにおいては、ピッチｐ１が大きいために、単位面積あたりの構造体５０４の数が少なくなり、パターン実体画分が約０．２５となっている。図４Ｂにおいては、ピッチｐ２が小さいために、同一の合計面積あたりの構造体６０４の数が多くなり、約０．５と、より高いパターン実体画分となっている。多孔性材料の上の隆起したパターンのパターン実体画分が、その材料の上での液滴の接触角に影響することが示された。

図５Ａは、多孔性材料基材のパターン実体画分の関数としての、計算接触角及び実験接触角を示すグラフである。そのグラフは、それらの実験接触角は、先に挙げたカッシー－バクスターの式に基づいて、予測可能であるということを示している。接触角とは、液体－気体の界面が、固体の表面に接触している場合の、液滴を介して測定される角度である。疎水性材料及び疎油性材料は、９０゜よりも大きい接触角を有する材料として定義され、そして超疎水性材料は、１５０゜よりも大きい接触角を有している。見ての通り、パターン化されていない材料及びパターン実体画分が０．１である材料では、より低い接触角を有している。しかし、０．５及び０．２５のパターン実体画分を形成させると、超疎水性の範囲の接触角が得られる。

図５Ａの結果は、前記のカッシー－バクスターの式を使用した、計算された接触角における変化と一致している。表１に、パターン化されていない材料と、本明細書に記載により隆起した構造化パターンを形成させた後での同一の材料との間での、接触角における変化の予測を示す。そのパターンは、正方形の形状の構造体（ｓ＝２５μｍ）を有し、それらの間のピッチ（ｐ）を変動させ、それによって、パターン実体画分（φ_ｓ）が変動している。下の表１に見られるように、０．１のパターン実体画分が、最大の接触角を与えるが、しかしながら、そのピッチ（ｐ）が、式３で計算された寸法を超えている可能性があり、その液体が、その隆起した構造体を濡らす。この場合においては、その液滴が、カッシー状態にはなく、その滑落角及び汚染物の排除が、パターン化されていない材料に比較して、向上されないようである。このことは、図５Ａにおける、０．１のパターン実体画分でも観察されていて、そこでは、他の実体画分パターンに比較して、接触角の低下が観察されている。

その隆起した構造体は、断面寸法（たとえば、幅）及び隣接する隆起した構造体からの距離（ピッチ）を有している。隆起した構造体は、あるパターン実体画分を有する、パターン化された外側表面を与えることができる。そのパターン実体画分は、その隆起した構造体によってカバーされた面積の、その層の全面積に対する比率であり、たとえば式２により計算される。いくつかの実施態様においては、そのパターン実体画分が、０．１より大である。パターン実体画分が、０．１５以上、０．２以上、０．２５以上、０．３以上、０．４以上、又は０．５以上であるのがよい。パターン実体画分が、０．９以下、０．８以下、０．７５以下、０．７以下、又は０．６以下であるのがよい。ある種の実施態様においては、そのパターン実体画分が、０．１～０．８、０．２～０．７５、又は０．２５～０．７５である。

一つの実施態様においては、多孔性材料の層が、その外側表面の上に配された、複数の隆起した構造体を有するパターン化された外側表面を有している。その隆起した構造体は、たとえば以下のような各種適切な方法によって形成させることができる：刻印法、エッチング法、毛焼き法（ｓｉｎｇｅｉｎｇ）、キャスティング法、転相マイクロ成形法など。その隆起した構造体は、規則的なパターン状態であってよく、１μｍ以上、２μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上、５０μｍ以上、又は１００μｍ以上のピッチ（中心－中心距離）を有している。その隆起した構造体が、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下、７５μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、又は２５μｍ以下のピッチを有しいるのがよい。その隆起した構造体が、１μｍ～１００μｍ、又は５μｍ～５０μｍのピッチを有しいるのがよい。

その隆起した構造体が、０．５μｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、５μｍ以上、又は１０μｍ以上の幅を有しているのがよい。その隆起した構造体が、６０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、２μｍ以下、又は１μｍ以下の幅を有しているのがよい。

接触角におよぼす、材料のパターン化の効果は、図５Ｂ及び５Ｃに見ることができる。図５Ｂにおいては、パターン化されていない材料の上の液滴が示され、そして図５Ｃにおいては、パターン化された材料の上の、同一のサイズ及び材料の液滴が示されている。図５Ｃの液滴は、図５Ｂのそれと比較して、パターン化のために、形状がより球形となっていて、より大きい接触角を与えている。

接触角を制御するためのまた別な方法では、階層構造を備えた材料を使用する。それらの材料は、その表面の上に、極めて低い（たとえば、０．２５未満）実体画分を有していて、改良された滑落性能及び排除性能を与えている。酢酸セルロースで作製された、階層構造を備えた材料の一例を、図６の画像に示す。その材料は、マイクロメートルスケールの繊維の上に、ナノメートルスケールの球又はノジュールを有する、転相させた酢酸セルロース膜である。その階層構造の、より小さい構造体が、ペタル状態を作り出すことによって、液体の濡らし圧力を増大させ、そしてより大きい繊維が支持体を与え、そして／又はその材料のために、より高い総合的な空気の流れを保持することができる。それら二つのサイズシステムは、それら独自のブレークスルー圧力（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を有していて、ナノスケールのノジュールは、ミクロ繊維の細孔よりも高いブレークスルー圧力を有している。このようにブレークスルー圧力が違っているために、ペタル状態が起こり得て、そこではより大きな細孔が液体によって濡らされるのに対して、より小さい細孔は濡らされない。理論にとらわれることなく言えば、そのナノスケールのノジュールが、実体画分を減らすのに役立っていて、液体との接触が低減されていると考えられる。

一つの実施態様においては、多孔性材料の層が、その外側表面の上に形成された、複数のミクロスケールの形状物（たとえば、ノジュール）及び複数の隆起したマクロスケールの形状物を含む、階層的パターンを有する外側表面を有している。「ミクロスケール」及び「マクロスケール」という用語は、サイズが、少なくとも１桁は異なっている形状物を区別するために、本明細書において使用されるが、ここで、ミクロスケールは、マクロスケールよりも小さいと理解されたい。「ミクロスケール」及び「マクロスケール」という用語は、必ずしも、各種特定のサイズ範囲を表している訳ではない。その材料には、ミクロスケールの形状物とマクロスケールの形状物との間の中間的な形状物サイズ、あるは、ミクロスケールの形状物より小さいか及びマクロスケールの形状物よりも大きいかのいずれかの形状物をさらに含んでいてもよい。いくつかの場合においては、その多孔性材料を作製する際に、ミクロスケールの形状物とマクロスケールの形状物との両方が形成される。他の場合においては、その多孔性材料を作製する際にそのミクロスケールの形状物が形成され、そしてそのマクロスケールの形状物が、その材料が形成された後で、その材料の上に（たとえば、その上に刻印された形で）その材料の上に形成される。いくつかの実施態様においては、その多孔性材料そのものが、階層構造を有していて、階層構造のまた別な層が、隆起したマクロスケールの形状物を形成する形で、その多孔性材料に追加される。たとえば、酢酸セルロースが、約５０ｎｍ～１０００ｎｍのサイズのノジュール及び約０．２μｍ～２０μｍ（又は、いくつかの場合においては、さらには最高５０μｍまで）のサイズの細孔を有していてよく、そしてその酢酸セルロースの上に、隆起した構造体が、最高６０μｍまでのサイズで形成されてもよい。したがって、いくつかの実施態様においては、そのパターン化された外側表面を有する多孔性材料の層には、２層以上の区別可能なレベルの階層構造が含まれている。いくつかの実施態様においては、そのパターン化された外側表面を有する多孔性材料の層に、三つのレベルの階層構造が含まれている。

上で論じてきたように、液体が、多孔性材料から排除（ｒｅｌｅａｓｅ）又は排出（ｄｒａｉｎ ｏｆｆ）されないと、その液体によって細孔が閉塞されて、空気の流れの方向転換の原因となり得る。排除は、後退接触線（すなわち、液滴の後ろ側）が動き始めるときと定義される。後退接触角が大きくなることは、汚染物のより良好な排除と相関がある。階層構造を有する多孔性材料は、（たとえば、フルオロポリマーを用いて）コーティングされると、水ベースの汚染物に対して、低い滑落角（たとえば、２０゜未満）を有するということが分かってきた。しかしながら、階層構造を有する材料が、コーティングされ、そしてパターン化された場合、その材料は、いくつかの油も含めた（各種の表面張力を有する）各種の液体で、極めて低い（たとえば、１０゜未満の）滑落角及び高い後退接触角を示す。図７は、パターン化及び非パターン化の酢酸セルロースで、各種の接触角（静的、前進、及び後退）についての、表面張力の関数としての、各種の表面張力を有する液体の接触角を示すグラフである。グラフに見られるように、その材料表面をパターン化させることが、後退接触角に対して、特に強い影響を与えている。このことは、パターン化が、多孔性材料から液体を排除及び排液（ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ）させるのに特に有用となりうるということを意味している。

後退接触角が大きくなるということは、パターン化された材料では、液体がきれいに排除されるが、パターン化されていない材料では、液滴が後に残るということを示している。痕跡又は残存の膜もまた、その材料の細孔を閉塞させ、そして空気の流れを低減及び／又は方向転換させる可能性がある。理論にとらわれることなく言えば、後退接触角が大きくなるのは、パターン化で生じる実体画分が少なくなったためであろうと考えられる。

図８Ａは、ギヤ油を用いて汚染させた後での、パターン化された酢酸セルロース基材及びパターン化されていない酢酸セルロース基材の、透過度を回復する性能を示すグラフである。そのグラフは、汚染の後では、パターン化された材料が、より高い透過度を維持していることを示している。図８Ｂ及び８Ｃに、ギヤ油を用いて汚染させた後での、パターン化されていない材料及びパターン化された材料を示しているが、ここで図８Ｃは、図８Ｂにパターンを適用した階層的材料である。図８Ｂは、表面上に厚い油膜を有するパターン化されていない膜を示しているが、その一方で図８Ｃは、パターン構造体の上の、わずか数滴の油滴を示している。図８Ｃの中のパターンの頂上の油の位置状況は、そのパターンで、先に論じたようなカッシー状態が達成されたことを示しており、滑落性能及び排除性能が改良されている。

階層構造体は、たとえば、転相プロセスによるか、又はその他の方法たとえば静電紡糸繊維によって形成させることができる。たとえば、静電紡糸の際に、ポリマー溶液の中に粒子状物質を含ませることによって、階層構造を形成させることができる。その構造体は、コーティングを用いて達成させることも可能であるが、その場合、その階層構造は、コーティング中の多孔性材料に対して導入され、その下にある材料の一部である必要はない。さらには、転相マイクロ成形法によって、階層構造及び隆起したパターンを形成させることも可能である。そのプロセスには、最初に、ポリマー溶液（溶媒中に溶解されたポリマーを含む）を、パターン化された基材の上にキャスティングし、次いでそのキャストポリマーを、非溶媒の浴の中に浸漬させるか、又は気相で導入される（ｖａｐｏｒ ｉｎｄｕｃｅｄ）相分離を使用して、転相プロセスを完了させることが含まれる。ポリマー膜が形成されたら、そのパターン化された基材からそれを引き剥がすことが可能であって、そのポリマー膜の表面上に、ネガパターンが保持される。接触角を増大、及びそれに従って疎水性及び／又は疎油性を向上させるパターンの存在に加えて、そのパターンの寸法もまた、効果を有している。

先に挙げた式が、既存の多孔性材料に適用されるパターンでの寸法を決めるのに使用されるように記述されているのに対して、同じ式を使用して、膜が生成する際に、膜の表面の上に、パターンを直接形成させるようにすることもできる。たとえば、パターン化された基材を使用することなく、先に挙げた式に従って、隆起した構造体を与える、転相された膜に固有な細孔構造を設計することができる。したがって、その材料又はコーティングを作製する際に、予め定められた隆起した構造体の高さ及び／又は間隔を有するように、階層構造体（又は他の多孔性材料）を設計し、形成させることができる。マイクロ成形法のような技術によって、透過度を減退させることなく適用されるパターン化が可能となり、そして直接成形技術によって、パターン化された基材に到達するまでのステップ／プロセスの数が少なくなる。

図９Ａは、本明細書に記載された各種の実施態様に従った、予め定められた構造体の高さ及び間隔を有するパターン化された多孔性材料の画像である。そのパターンには、間隔９０４によって分離された、隆起した線９０２が含まれている。それらの線は、ほぼ同じ長さであり、そのパターン全体で、規則的なピッチを維持している。図９Ｂは、図９Ａのパターンの測定プロファイルである。隆起した線９０２の高さが矢印ｈｃで示され、隆起した線９０２の幅が矢印ｗで示され、そして隆起した線９０２の間の間隔が矢印ｄで示されている。隆起した線９０２は、約２５μｍの幅を有しており、そして隆起した線９０２の間の間隔は約２５μｍである。たとえばパターンのための構造体の高さ及び間隔の制御が図９Ａに示されていて、既知の多孔性材料の上で想定される汚染物についての滑落角が制御されている。

図１０は、多孔性材料の上の隆起したパターンの高さの関数としての滑落角を示すグラフである。影をつけた（ｓｈａｄｅｄ）範囲の１００２は、上の式１で求めた、多孔性材料及び液状の汚染物についての計算上での予め定められた高さを示している。グラフに見ることができるように、影をつけた範囲の１００２より高い構造体の高さを有するパターンのそれぞれは、パターン化されていない材料の１００４、及び予め定められた高さよりも低い構造高さを有する材料の１００６よりは低い滑落角を有している。

図１１は、パターン化されていない材料、さらには大きい（５０μｍ）及び小さい（１０μｍ）パターン間隔を有する同一の材料についての表面張力の関数としての、各種の表面張力を有する液体の滑落角を示すグラフである。グラフに見ることができるように、表面をパターン化すると（間隔サイズに関係なく）、全部の表面張力のところで、液体についての滑落角が小さくなる。しかしながら、低い表面張力び液体では、パターン間隔が狭い方が、滑落角を小さくする。したがって、パターンの高さ及び間隔の両方を使用して、材料の滑落角を制御することができる。

複数の隆起した構造体を有するパターン化された外側表面を有する多孔性材料の層は、各種適切な物質から製造することができる。多孔性材料を作製するために使用することが可能な物質の例としては、以下のものが挙げられる：繊維状物質（たとえば、ウーブン（ｗｏｖｅｎ）濾過媒体、繊維から作製したノンウーブン濾過媒体、配列させた（ａｌｉｇｎｅｄ）静電紡糸繊維など）、膜、開口膜（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｆｉｌｍ）、積層膜など。繊維状物質としては、ポリマー繊維、ガラス繊維、及び金属繊維が挙げられる。濾過媒体に使用される典型的なポリマーの例としては、以下のものが挙げられる：ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン（「ｅＰＴＦＥ」）、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、セルロースなど、及びそれらの組合せ。膜として使用される典型的なポリマーの例としては、以下のものが挙げられる：ｅＰＴＦＥ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、及びそれらの組合せ。その物質は、その多孔性のパターン化された材料の意図されている使用、及びその材料の上に、隆起した構造体のパターンを付与するために使用される方法に基づいて、選択することができる。材料の上に隆起した構造体のパターンを付与するための各種の方法としては、以下のものが挙げられる：刻印法、エッチング法、毛焼き法、キャスティング法、転相マイクロ成形法など。刻印法は、熱可塑性プラスチック及びその他の圧縮加工可能な多孔性材料をパターン化させるのに、特に好適である。

多孔性材料の上の隆起したパターンの高さ及び間隔の制御に加えて、その材料を、コーティングして、その滑落角をさらに改良することも可能である。図１２は、パターン化されていなく且つコーティングされていない、パターン化されていないが、コーティングされている、並びに、パターン化され且つコーティングされている、材料での表面張力の関数としての、各種の表面張力を有する液体の滑落角を示すグラフである。材料をパターン化しそしてコーティングすると、同一の材料で、すべての表面張力にわたって、特には３０ｍＮ／ｍよりも高い表面張力で、滑落角が小さくなることが、見てとれる。この場合もまた、より高い表面張力では、パターン化され且つコーティングされた材料が、パターン化されていない基材よりも明らかに低い滑落角を有しており、そしてより低い表面張力（＜３０ｍＮ／ｍ）では、パターン化された材料が、パターン化されていない基材と同程度の滑落角を有している。二つの最も低い表面張力のところでは、液体が、９０゜の滑落角によって示されるように、パターン化されていなく且つコーティングされていない材料を完全に濡らしているが、このことは、その材料を垂直に立てた場合でも、その液体が滑落しないことを示唆している。そのパターン間隔を狭めると（すなわち、式３での、Ｐ_ｗｅｔを大きくすると）、パターン化され且つコーティングされた材料での、最も低い表面張力のところのこれら二つのデータポイントでの滑落角も、同様に小さくなるであろう。

刻印法を介して多孔性材料表面をパターン化すると、その表面が圧縮されるために、その材料の透過度がやはり低下する可能性がある。図１３Ａは、低多孔性材料で、低温（室温）及び高温（１００℃）での刻印温度では、刻印圧力の関数としての透過度が失われることを示すグラフでああり、そして図１３Ｂは、高多孔性材料で、低温及び高温では、圧力の関数としての透過度が失われることを示すグラフである。それぞれの膜のフレージャー透過度（Ｆｒａｚｉｅｒ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を測定したが、それでは、多孔性材料の所定の面積を通過する、空気の体積を測定する。フレージャー透過度は、公知の方法、たとえばＡＳＴＭ Ｄ７３７－１８を使用して測定することができる。この場合においては、その測定を、０．６ｉｎ^２である、環状試験で実施した。フレージャー透過度は、通常、水柱差圧０．５インチでのｃｆｍ／ｆｔ^２の単位で得られる（水柱差圧０．５インチでの１ｃｆｍ／ｆｔ^２は、１２５Ｐａでの０．５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２に相当する）。本明細書においては、フレージャー透過度の読みはいずれも、水柱差圧０．５インチで得たものである。高多孔性材料は、一般的には、高いフレージャー透過度を有し、そして低多孔性材料は、一般的には、低いフレージャー透過度を有している。パターンを高温で形成させると、透過度の低下は、低多孔性材料と高多孔性材料の両方で、かなり一定である。予想されるように、低圧低温で形成させると、透過度の低下ははるかに小さいか、或いは無視してもよいくらいである。しかしながら、形成されるパターンの寸法は、圧力及び温度に依存して変化する。一般的には、より高い圧力及び／又は温度を使用すると、より高い形状を有するパターンを形成させることができる。したがって、圧力及び温度の範囲を選択することにより、透過度を顕著に犠牲にすることなく、式１から計算される最小高さよりも高いパターンの高さを得ることが可能となる。たとえば、材料をパターン化させる前に、その材料が、少なくとも約０．０５μｍの孔径、及び水柱差圧０．５インチで０．０５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）又はそれ以上のフレージャー透過度を有している。圧縮又はパターン化させた後では、その材料は、少なくとも０．０５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー透過度を有することができる。本明細書に記載に従ってパターン化された材料は、他は同一のパターン化されていない層の透過度の、少なくとも１０％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも５０％の透過度を有している。

一つの実施態様においては、その多孔性材料が、その外側表面の上に配された複数の隆起した構造体を有するパターン化された外側表面を有し、そして０．１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．２ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．１０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．４ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．６ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．３０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．７ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．３６ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．８ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．４１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．９ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．４６ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、又は１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上のフレージャー透過度を示す。実際には、その材料の透過度には、所望される上限は存在しないが、そのパターン化された材料のフレージャー透過度が、３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下、２．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．２７ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下、又は２ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．０２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下であるのがよい。

ある種の実施態様においては、透過度の低下を、複合材料のパターン化された多孔性材料を用いて、軽減又は回避することができる。複合材料は、多層の材料であってよい。その複合材料の最外層が、本明細書に記載に従ってパターン化されているのがよい。

図１４Ａ及び１４Ｂに、複合材料、すなわち多層材料を示しているが、ここでは、パターン化された層が、下側の多孔性材料層と組み合わされている。下側の多孔性材料層にパターン化された層を備えることによって、そのパターン化された構造体を、下側の多孔性材料の透過度を低下させることなく組み立てることが可能となり、そして、特定の用途のための、その多孔性材料の、透過度及び水の入口圧力（ｗａｔｅｒ ｅｎｔｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に関する元々の仕様を維持することが可能となる。

図１４Ａにおいては、多孔性材料の第一の層が、１４０２である。材料の第二の層の１４０４が、その第一の層の上に配されるか及び／又は組み合わされて、二層複合材料を形成している。その第二の層の中にパターンが形成されて、低い滑落角及び改良された汚染物の排除性に関する本明細書において論じられる利点を与える。そのパターンは、それらの層を組み合わせてその複合材料を形成させるより前に、第二の層の上に形成させてもよいし、或いは第一の層と第二の層とを相互に貼り合わせた後で、形成させてもよい。別な方法として、そのパターンを、それらの層を組み合わせた後で、第二の層の上に形成させてもよい。その第一の層は、所望される使用法（たとえば、ガス抜き）で必要とされる、空気の流れ及び水の入口圧力の仕様を満たすように設計され、変更を加えることなくそのままで使用可能な、多孔性材料である。第二の、構造化された層は、所望される使用法における１種又は複数の想定される汚染物のために設計されていて、滑落角を小さくし、後退接触角を大きくする（すなわち、排除性を改良する）。その第二の、パターン化された材料の層が無いと、その多孔性材料が、汚染物を容易に排除することが出来ず、その結果、液体が、細孔を閉塞し、空気の流れが低下する。その第二の、パターン化された層もまた、第一の層と同じ材料か、又は異なったタイプの多孔性材料のいずれかの、多孔性材料であってもよい。

ある種の実施態様においては、その第二の、パターン化された材料が、ポリマー繊維、金属メッシュ、発泡ポリテトラフルオロエチレン（「ｅＰＴＦＥ」）、レーザーエッチングされた物質、又はその他のポリマー物質の内の少なくとも一つを含んでいてもよい。そのポリマー繊維は、円筒状、正方形状繊維、又は凹状の断面など、各種適切な形状又は形態であってよい。

その複合材料は、二つの物質層を互いに積層させるか、又は各種の方法を組み合わせて形成させることができる。その第二の層の中のパターンもまた、各種の方法を組み合わせて形成させることができる。たとえば、図１４Ａは、その構造体の底部と第一の層の上側表面との間に第二の層の残存厚み１４０６を含む、刻印されたパターンを有する第二の層を示している。図１４Ｂは、また別の実施態様を示していて、ここでは、そのパターン化された、第二の層には、残存厚みが含まれていない。図１４Ｂの実施態様のパターンは、エッチング法、毛焼き法、繊維堆積法、及び多孔性材料延伸法（たとえば、開口膜を形成させるための）なども含め、各種の技術で形成させることができる。

その複合材料では、広く各種の物質の組合せを含むことができる。第一の層に好適な物質としては、以下のものが挙げられる：ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン（「ｅＰＴＦＥ」）、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、及びそれらの組合せ。第二の層に好適な物質としては、各種適切な濾過媒体たとえば、以下のものから調製される媒体が挙げられる：ポリマー繊維、金属メッシュ、発泡ポリテトラフルオロエチレン（「ｅＰＴＦＥ」）、レーザーエッチングされた物質、又はその他のポリマー物質。それらの第一の層及び第二の層は、別々に調製され、組み合わされて（たとえば、積層されて）、複合材料を形成するのがよい。別な方法として、その第一の層又は第二の層が、他の層の上に直接調製（たとえば、キャスティング）されてもよい。その第二の（パターン化された）層は、第一の層と組み合わせる前又は後に、パターン化されてもよい。いくつかの実施態様においては、両方の層がｅＰＴＦＥを含むが、分子量が異なっていて（たとえば、低分子量及び高分子量の樹脂）、この場合、その低分子量樹脂は、高分子量樹脂ほどには伸びないが、膨張の際に破裂しない程度には高く、ユニークなパターンを与える。

ある種の実施態様においては、その第二の、パターン化された層を、パターンを刻印した後で予想される透過度の低下に見合うように、高い細孔／透過度（たとえば、所望の透過度／孔径の４倍）を有する物質から調製してもよい。そのような層が、発泡ポリテトラフルオロエチレンであってもよい。その第二の層が、少なくとも２０～３０μｍの厚みを有しているのがよい。その第二の層を、発泡ポリテトラフルオロエチレンのパターン化されていない層と組み合わせてもよい。

ある種の実施態様においては、その複合材料に、非対称な（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）発泡ポリテトラフルオロエチレン構造（たとえば、異なった性質、たとえば孔径などのその物質の領域を有する）が含まれていてもよい。いくつかの実施態様においては、複数の層の一つの１層が、未延伸の押出し物の上に積層された延伸押出し物であってもよい。次いでそれらの層を共に、さらに延伸させてもよい。

いくつかの実施態様においては、その第二の層に、より高い透過度を与えるための、整列（異方性）ノード（ａｌｉｇｎｅｄ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）ｎｏｄｅｓ）を有する、オープン構造（ｏｐｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する物質が含まれる。

一つの実施態様においては、第二の層の物質が圧縮加工可能であって、隆起したパターン構造の刻印を可能としている。細孔構造の幾分かが失われることは、パターン化する前の層において、よりオープンな細孔構造を選択することによって、補償することができる。パターン化の前に、極めてオープンな最初の細孔構造が必要とならないようにするために、その物質が、刻印の際に細孔構造が失われる程には圧縮加工可能でないのが、好ましい。一般的に、高い空気の流れ及び良好な圧縮性を有する物質が、第二の層として、パターン化され得るであろう。ある種の実施態様においては、その第二の層が、多くのノード及びフィブリルを有する物質から調製される。そのノードが圧縮されて、第二の層のパターンを形成することができるが、フィブリル／細孔が圧縮されることを避けることにより、透過度の低下が防止される。さらなる実施態様においては、その第二の層が、一軸延伸発泡ポリテトラフルオロエチレンから調製されるが、それが、その下の一軸延伸発泡ポリテトラフルオロエチレンよりは弱い構造を有しているのがよい。

第二の層のパターンは、本明細書に記載において想定される液状の汚染物で、所望の滑落角及び排除性能が得られるように設計される。その両方の材料性能（多孔度及び構造を含む）及び第二の層のパターン、さらには想定される汚染物の表面張力が、設計の際の考慮対象となる。複合材料を、２層材料として記述してきたが、その複合材料が、３層以上を含んでいてもよい。その複合材料がさらに、二つ以上のパターン化された表面を含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、多孔性材料が、他と組み合わされた、パターン化された材料を用いて一つの表面の上に直接か、又は多孔性材料の両方の面に組み合わされた２層のパターン化された層を用いるかのいずれかで、対向する表面上でパターン化されてもよい。

以下に、パターン化された表面を形成させる方法について記述する。

図１５に転じると、直接材料の外側表面の上に、又は先に述べたような複合材料としてのいずれかで、パターン化された多孔性材料を形成させるための方法が、示されている。多孔性材料の層、又は多孔性材料の層と組み合わされる層を刻印するための、スタンプ１５０２を作製又は準備する。そのスタンプ１５０２は、たとえば写真平版を介してパターン化された、堅い物質（たとえば、シリコンウェハー）から形成させるのがよく、一つ又は複数の突出領域１５０４、及びその突出領域１５０４の近傍又は間の一つ又は複数の隙間１５０６が含まれる。その突出領域１５０４と隙間１５０６とが、多孔性材料での所望のパターンに相当する、ネガティブパターンを形成している。その所望のパターンには、先に説明したような、少なくとも、予め定められた高さ及び予め定められたピッチすなわち間隔を有する構造が含まれている。そのパターン構造の寸法が、典型的にはナノメートル又はマイクロメートルのスケールであるので、その生成プロセスは、ナノインプリントリソグラフィーとも呼ぶことができる。スタンプ１５０２の上に、多孔性材料パターンの中で構造体１５１２が得られる所望の形状及び所望の高さに相当するように、隙間１５０６が形成され、その突出領域１５０４が、スペース１５１４を形成し、得られる構造体の間の間隔を規定する。多孔性材料１５０８の層、すなわちパターン化され、多孔性材料と組み合わせられる材料の層が、パターン化される層１５０８の強度及びその他の性質に依存して、単独でか、又は担持構造体１５１０の上に備えられる。担持構造体１５１０は、刻印環境条件に耐え得る、いかなる材料で形成されていてもよい。好適な担持構造体材料の例としては、以下のものが挙げられる：ポリテトラフルオロエチレン、その他のフルオロポリマー、シリコーンベースの物質、又は刻印温度で変形しないようなその他の不活性な物質。

スタンプ１５０２を、圧力及び／又は温度を予め定められた時間かけることによって、パターン化される材料１５０８の表面に接触させる。その圧力及び／又は温度の条件は、パターン化される材料、さらには所望されるパターン設計に基づいて、決めることができる。たとえば、加える圧力は、０．３ｂａｒ以上、２ｂａｒ以上、５ｂａｒ以上、又は１０ｂａｒ以上がよい。加える圧力は、５０ｂａｒ以下、４０ｂａｒ以下、又は３０ｂａｒ以下がよい。いくつかの実施態様においては、加える圧力が、０．３ｂａｒ～５０ｂａｒ、又は５ｂａｒ～４０ｂａｒの範囲である。加える温度は、室温以上、３０℃以上、６０℃以上、又は１００℃以上がよい。加える温度は、２５０℃以下、２００℃以下、又は１５０℃以下がよい。加える温度は、６０℃～２５０℃、又は１００℃～２００℃の範囲であるのがよい。温度と圧力の両方を加える場合には、温度を、その刻印環境（たとえば、加熱したチャンバー中）で加えてもよいし、或いはスタンプ１５０２を介して直接加えてもよい。その温度及び／又は圧力は、予め定められた時間、たとえば、約１秒から最高１０分までの範囲で、加えるのがよい。スタンプ１５０２とパターン化された材料１５０８とが分離された場合（たとえば、その材料の温度が、少なくともそのポリマーのＴｇ未満、好ましくは４０℃未満にまで冷却された後）では、そのようにして得られたパターン化された材料１５０８の表面には、予め定められた高さ及び予め定められた間隔を有する、構造体１５１２のパターンが含まれている。その予め定められた高さは、その構造体の間のスペース１５１４の最も低いポイントから、そのパターン化された層の最も外側（最高）までとして測定される。パターンが、その材料の上に刻印された場合、その材料層の反対側の表面（すなわちパターン化されていない表面）と、そのパターン間隔の最低ポイントとの間に、残存厚み１５１５が存在していてもよい。

スタンプ１５０２を使用して、層の表面の予め決められた領域に刻印するのがよい。もっと大きいパターンが望まれるのなら、スタンプを、その材料の層の別な（すぐ隣又は離れた）部分に適用してもよい。

また別の刻印方法を、図１６Ａ及び１６Ｂに示す。図１６Ａにおいては、そのスタンプ１６０２が、エンボス付きの（ｅｍｂｏｓｓｅｄ）ローラーすなわちホイールの形態になっている。そのエンボス付きのローラー１６０２にはさらに、一つ又は複数の突出領域１６０４、及びその突出領域１６０４の近傍又はそれらの間の、一つ又は複数の隙間１６０６が含まれる。その突出領域１６０４及び隙間１６０６は、この場合もまた、パターン化される材料１６０８で所望されるパターンに相当する、ネガティブパターンを形成している。その突出領域１６０４及び／又は隙間１６０６は、エンボス付きのローラー１６０２の周辺で均一の寸法を有していてもよいし、或いは一つ又は複数の寸法が変化させられていておよい。パターン化される多孔性材料又はその他の材料１６０８は、そのスタンプに実質的には連続的にたとえば、ロール－トゥ－ロール（ｒｏｌｌ－ｔｏ－ｒｏｌｌ）・プロセスで、フィードされる。しかしながら、多孔性材料がエンボス付きのローラー１６０２にフィードされる速度は、変化させることができる。パターン化される層１６０８の強度及びその他の性質に合わせて、担持構造体１６１０の上の材料の層１６０８を、エンボス付きのローラー１６０２に、先に述べたようにして、フィードするのがよい。それに代わる実施態様においては、その刻印法を、ロール－トゥ－プレート（ｒｏｌｌ－ｔｏ－ｐｌａｔｅ）・プロセスで実施してもよい。

多孔性材料１６０８の単一の表面をパターン化する場合には、そのエンボス付きのローラー１６０２の反対側に、パターン化されていない、硬質のローラー１６１８を備えて、刻印条件を制御するのがよい。たとえば、パターン化されていないローラー１６１８とエンボス付きのローラー１６０２との間の距離が、エンボス付きのローラー１６０２にフィードされる材料の層１６０８に加わる圧力を決定することができる。さらには、パターン化されていないローラー１６１８、エンボス付きのローラー１６０２、又は雰囲気（たとえば、密閉された、チャンバー環境）の一つ又は複数を加熱して、刻印の際に温度を加えてもよい。断面で示されているが、エンボス付きのローラー１６０２が、そのエンボス付きのローラー１６０２にフィードされる材料の層の幅に相当する各種の長さを有していてもよいし、或いは、その長さが、フィード材料１６０８の幅よりも、長くても短くてもよい。パターン化された材料１６０８が、エンボス付きのローラー１６０２から離れたときには、そのようにして得られたパターン化された材料１６０８の表面には、予め定められた高さ及び予め定められたピッチすなわち間隔１６１４を有する構造体１６１２のパターンが含まれている。

図１６Ｂにおいては、エンボス付きのローラー１６０２Ａが、第二のエンボス付きのローラー１６０２Ｂの反対側に位置していて、多孔性材料１６０８の両側にパターンを与えている。エンボス付きのローラー１６０２Ａと１６０２Ｂの両方が、ホイールの形状をしている。エンボス付きのローラーの１６０２Ａ、Ｂのそれぞれに、一つ又は複数の突出領域１６０４Ａ、Ｂと、その突出領域１６０４Ａ、Ｂの近傍又はそれらの間の一つ又は複数の隙間１６０６Ａ、Ｂとが含まれている。先に述べたのと同じように、突出領域１６０４Ａ、Ｂ及び／又は隙間１６０６Ａ、Ｂが、それぞれのスタンプ１６０２Ａ、Ｂの円周のまわりに、均一の寸法を有してもよいし、或いは、一つ又は複数の寸法が、変化していてもよい。突出領域１６０４Ａ、Ｂ及び隙間１６０６Ａ、Ｂが、多孔性材料１６０８のそれぞれの表面で所望されるパターンに相当する、ネガティブパターンを形成している。その所望されるパターンには、少なくとも予め定められた高さと、少なくとも予め定められたピッチすなわち間隔１６１４Ａ、Ｂとを有する構造体１６１２Ａ、Ｂが含まれる。エンボス付きのローラー１６０２Ａ、Ｂの上のそれぞれのパターンは、同じであってもよいし、或いはそれらが異なっていてもよい。

それらのパターンが同じである場合には、エンボス付きのローラー１６０２Ａ、Ｂを、パターン化された多孔性材料１６０８の片面の上のパターン構造１６１２Ａが、その多孔性材料１６０８の反対面の上のパターン間隔１６１４Ｂとは逆に位置するように、オフセット様式で位置させるのがよい。多孔性材料１６０８はさらに、エンボス付きのローラー１６０２Ａ、Ｂに対して、実質的に連続的に、たとえば、ロール－トゥ－ロール・プロセスでフィードされる。しかしながら、多孔性材料がエンボス付きのローラー１６０２Ａ、Ｂにフィードされる速度は、変化させることができる。その多孔性材料が、予め定められた高さ及び間隔を有する、（直接、又はパターン化された材料層との組合せのいずれかで）パターン化された表面を有するようになれば、その材料は、そのままで使用可能である。しかしながら、ある種の実施態様においては、使用する前に、その材料に対してコーティングが適用される。

別な方法として、２層のパターン化された層を互いに積層することによって、二つの主側面の上にパターン化された表面を有する材料を製造することも可能である。そのようにして得られた積層されたパターン化された多孔性材料には、その材料の両方の主側面の上に複数の隆起した構造体が含まれている。その両方の側は、同一であっても、若しくは類似であってもよく、又はたとえば、異なった化学組成若しくはパターン化を有するように、相互に異なっていてもよい。

いくつかの実施態様においては、そのパターン化された材料（たとえば、第二の層）を、転相マイクロ成形法によって調製してもよい。転相マイクロ成形法には、パターン化された基材の上にポリマー溶液をキャストし、そのキャストポリマー溶液を転相プロセスにかけることにより、膜を成形させることが含まれる。次いで、その形成された膜を、パターン化された基材から引き剥がす。そのプロセスではさらに、パターン化された基材を用いた、ロール－トゥ－ロール・プロセスとして実施してもよい。

一つの実施態様においては、ポリマー溶液を、パターン化された基材の上にキャストして、第一の厚みを有する膜を調製する。その膜の上に、ブレードを一定の高さで通過させて、そのポリマー溶液の幾分かを除去して、第二の高さとすることができる。その膜を、その中ではそのポリマーが不溶性である溶媒（たとえば、水）で処理（たとえば、浸漬）するのがよい。

転相法により微少成形された膜を、支持層すなわち基材の上に、作りだすか、又は追加することができる。その支持層すなわち基材が、第一の層又はその材料を形成してもよく、あるは、その転相法により微少成形された膜をさらに、その支持層すなわち基材から、他の層（たとえば、第一の層）に移し替えてもよい。いくつかの場合においては、その支持層すなわち基材がｅＰＴＦＥ膜である。

転相マイクロ成形法を使用して、階層構造体を形成させることも可能であり、この場合には、その転相プロセスが、ミクロスケールの構造を作り出し、その一方で、その型が、マクロスケールの構造を作り出す。そのミクロスケールの構造には、複数のノジュールと、その層全体に拡がる高度に多孔性の構造とを含むことができる。ノジュールの形成は、転相の際の気体交換（ｖａｐｏｒ ｅｘｃｈａｎｇｅ）時間を長くすることによって、さらに促進される。

いくつかの実施態様においては、そのポリマー溶液を、型（たとえば、ウェハー）の上にキャストし、その支持層すなわち基材を、そのポリマー溶液の上に積層させる。いくつかの場合においては、プラズマクリーニングにより、そのパターン化された型のキャスティングのために調製してもよい。いくつかの場合においては、キャスティングの後で、その材料を真空処理にかけて、過剰な気泡を除去する。

転相マイクロ成形のためのポリマーの例には、一つの溶媒には可溶性であり、他の溶媒の中では沈殿するポリマー、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、及びそれらの組合せが挙げられる。好ましいポリマーとしては、たとえば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、及び酢酸セルロースが挙げられる。

一つの実施態様においては、転相法により作製され、ミクロスケール及びマクロスケールの両方の構造を有する材料が、０．１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．２ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．１０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．４ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．６ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．３０ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．７ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．３６ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．８ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．４１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、０．９ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．４６ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上、又は１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以上のフレージャー透過度を示す。実際には、その材料の透過度には、所望される上限は存在しないけれども、そのパターン化された材料のフレージャー透過度が、３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下、２．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．２７ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下、又は２ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．０２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）以下であるのがよい。

その材料の上での液体の接触角は、試験に使用した液体、さらにはその材料の性質に依存する。いくつかの実施態様においては、ポリエーテルスルホンから転相マイクロ成形法により作製された材料は、ＫＡＹＤＯＬミネラルオイルを使用して試験すると、７５゜以上、８０゜以上、８５゜以上、又は９０゜以上の接触角を示す。いくつかの実施態様においては、そのポリエーテルスルホンから転相マイクロ成形法により形成された材料が、３５゜以下、３３゜以下、３０゜以下、又は２５゜以下の滑落角を示す。

転相の利点の一つは、微少成形された材料では、刻印されたパターンに比較して、透過度の低下がより限定されることである。転相マイクロ成形法により調製された膜は、形成されたとき（たとえば、溶媒を除去したとき）に、収縮する可能性がある。この結果、延伸が起こり、パターン形状の間の細孔が拡大する。このことにより、透過度が改良され、その膜が、汚染物と接触状態になったときにも透過度が維持される。転相マイクロ成形法を使用して、より明確な（たとえば、より鋭い）コーナー及びより背の高い形状を有するパターン構造を作り出すこともまた可能であり、それによって、疎液性（ｌｉｑｕｉｄ－ｐｈｏｂｉｃ）がさらに改良される。

図１７は、コーティング１７１０を含むパターン化された多孔性材料１７０２の模式的な断面図である。そのコーティングは、複数の構造１７０４の一つ又は複数の頂部、複数の構造１７０６の間の間隔の底部、及び複数の構造１７０８の側面も含めて、パターン化された多孔性材料１７０２の外側表面に適用するのがよい。そのコーティングは、その多孔性材料の上にパターンが形成される前又は後に適用することができる。そのコーティングを適用することによって、多孔性材料の疎油性を改良することができる。コーティングの例としては、フルオロポリマー又はペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）のボトルブラシ（ｂｏｔｔｌｅｂｒｕｓｈ）ポリマーが挙げられるが、これらには、米国仮特許出願第６３／０６７，０５３号明細書（出願日、２０２０年８月１８日）及び米国仮特許出願第６３／１８５，０８４号明細書（出願日、２０２１年２月３日）に記載されているものが含まれる（これら２件の出願を参考として引用し本明細書に組み入れたものとする）。ある種の実施態様においては、そのコーティングが、ポリ（メタクリル酸２，２，３，３，４，４，４－ヘプタフルオロブチル）又はポリ（アクリル酸２，２，３，３，４，４，４－ヘプタフルオロブチル）を含むフルオロポリマーであっても、それらを含んでいてもよい。

上で述べたように、その構造体の高さ及びピッチすなわち間隔を制御することによって、構造化されたパターンを設計して、想定される汚染物に関連した、濾過媒体物質又はガス抜き媒体の疎水性及び／又は疎油性を改良することができる。コーティングを有するか又は有さないパターン化された濾過媒体は、ガス抜き用途における性能及び寿命を改良することができるが、ここで濾過媒体は、その濾過媒体の表面から排除するのが困難な、潜在的な液状の汚染物に暴露される。排除性能が向上することで、環境的に優しくない、生体残留性の科学的コーティングを低減又は排除することが可能となる。

一般的には、本開示のガス抜き媒体は、各種のガス抜き用途で使用することができる。一般的なガス抜き装置２８００の概略図を、図１８に示す。ガス抜き装置２８００には、開口部（ガス抜き）２８０２が含まれていて、環境へ空気が流通するようになっている。その開口部２８０２が、パターン化された多孔性材料１８０２で塞がれている。そのパターン化された多孔性材料１８０２には、多孔性材料の層が含まれていて、本明細書に記載のような、その層の表面の上に配された複数の隆起した構造体が含まれている。そのパターン化された多孔性材料１８０２は、場合によっては、コーティングを用いてコーティングされていてもよい。そのパターン化された多孔性材料１８０２は、たとえば接着剤、加熱融着、超音波融着、オーバーモールディング（ｏｖｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ）、締まりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）などのような、適切な付着具２８０４によって、ガス抜き装置２８００に取り付けられているのがよい。

一つの実施態様においては、本開示のガス抜き媒体が、バッテリーパック、たとえば電気自動車で使用されるバッテリーパックのガス抜き用途で使用される。バッテリーパックは、空気又はオイルのような活性冷却液が充填された閉鎖容器によって取り囲まれている。具体的には、熱的に暴走を起こしやすいリチウムイオンバッテリーは、冷却オイルによって取り囲まれていて、バッテリーを冷却している。そのパックがオイルで取り囲まれている場合、そのオイルが、バッテリーパックのガス抜きと接触する可能性があり、その結果、膜張り（ｆｉｌｍｉｎｇ ｏｖｅｒ）が起こり、そのガス抜きの透過度が低下する。一つの実施態様においては、そのバッテリーパックのガス抜きに、本開示のガス抜き媒体が含まれる。本開示のガス抜き媒体を用いることによって、そのオイルが速やかに排出されて、膜張りが防止され、ガス抜きがその透過度を回復する。一つの実施態様においては、図１９に見られるように、バッテリーパック２９００に、閉鎖容器２９２０の内部に配された一つ又は複数のバッテリー２９１０、及びその一つ又は複数のバッテリー２９１０を少なくとも部分的に取り囲む冷却オイル２９３０が含まれている。そのバッテリー２９１０が、リチウムイオンバッテリーであってもよい。その閉鎖容器２９２０には、ガス抜き媒体２９０２で塞がれた、一つ又は複数のガス抜き口２９２２が含まれている。いくつかの実施態様においては、そのガス抜き媒体２９０２が、パターン化された酢酸セルロースの媒体であるか、又はそれを含んでいる。いくつかの実施態様においては、そのガス抜き媒体２９０２が、コーティングされている。

一つの実施態様においては、本開示のガス抜き媒体が、充填物質のガス抜き用途に使用される。多くのパッケージのガス抜き用途では、輸送又は貯蔵の際の圧力及び／又は温度の変化が原因の、ガス抜きを使用している。たとえば、輸送又は取扱いの際に、液状の製品が、そのパッケージの内部で移動する可能性もあるし、或いはそのパッケージが横倒しになって、そのパッケージの内部の液状の製品が、ガス抜き表面の汚染の原因になる可能性もある。一つの実施態様においては、そのパッケージのガス抜きに、本開示のガス抜き媒体が含まれる。本開示のガス抜き媒体を使用することによって、液体が速やかに排出されて、膜張りが回避できるであろうし、そのガス抜きによってその透過度が回復されて、そのボトルを立てたり、はねかけたり（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）したときに、空気の流れが続くようにできる。さらには、そのガス抜き口を液体と接触させた場合（たとえば、パッケージを横倒しにした場合）に、そのガス抜き媒体（特には、コーティングされたガス抜き媒体）が、侵入圧力（ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を増大させ、そのガス抜き口を通して液体が漏洩することを防止することができる。そのガス抜き口は、そのパッケージの主要部、又は蓋、キャップ、若しくはインサートに位置させるのがよい。一つの実施態様においては、図２０Ａ～２０Ｃにみられるように、パッケージ３９００（たとえば、キャップ又はインサート）に、ガス抜き媒体３９０２で塞がれた、一つ又は複数のガス抜き口３９２２が含まれている。そのガス抜き媒体３９０２は、図２０Ａ～２０Ｃ及び図２１Ａ～２１Ｃに見られるように、各種の方法で、そのガス抜き口３９２２の上（ｏｎ ｏｒ ｏｖｅｒ）又は各種の位置に取り付けることが可能である。そのガス抜き媒体は、各種適切な付着具によって、たとえば、接着剤、加熱融着、超音波融着、オーバーモールディング、締まりばめなどによって、取り付けることができる。図２１Ａ～２１Ｃにおいては、そのガス抜き媒体が、融着３９０８によって取り付けられている。いくつかの実施態様においては、そのガス抜き媒体３９０２が、パターン化された酢酸セルロースの媒体であるか、又はそれを含んでいる。いくつかの実施態様においては、そのガス抜き媒体３９０２が、コーティングされている。

説明的実施態様
本明細書に記載された技術は、特許請求項において定義される。しかしながら、以下においては、非限定的な実施態様の非限定的なリストを提供する。これらの実施態様の一つ又は複数の形状物はいずれも、本明細書に記載された他の実施例、実施態様、又は態様の一つ又は複数の形状物と組み合わせることができる。

実施態様１は、濾過媒体であって、複数のピラーを含む、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含み、ここで、複数の形態にある（ｉｎ ｔｈｅ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）それぞれのピラーは、少なくとも、想定される（ｅｘｐｅｃｔｅｄ）汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にあるピラーの中のそれぞれのピラーの間の間隔は、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である、濾過媒体。

実施態様２は、実施態様１及び３～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が膜である、濾過媒体。

実施態様３は、実施態様１～２及び４～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、及び酢酸セルロースの一つを含む、濾過媒体。

実施態様４は、実施態様１～３及び５～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さが、

（ここで、ｈは、予め定められた高さであり、ｐは、前記ピラーのピッチであり、Ａは、単位表面積あたりのピラーの数であり、φは、パターン化された外側表面のパターン実体画分であり、そしてθ_{ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ}は、パターン化されていないが、その他では同一の多孔性材料の層の上での接触角である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様５は、実施態様１～４及び６～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた間隔が、

（ここで、Ｐ_ｗｅｔは、複数のピラーの中への濡らし圧力であり、Ｆ_ＣＬは、接線力であり、そしてＡは、複数のピラーの間のメニスカスの投影面積である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様６は、実施態様１～５及び７～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さ及び予め定められた間隔が、７２ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有する、想定される汚染物の２０マイクロリットルの液滴で、０～２０の範囲の滑落角を与える、濾過媒体。

実施態様７は、実施態様１～６及び８～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料のパターン化された層が、それ以外では同一のパターン化されていない層での滑落角よりも低い、想定される汚染物での滑落角を有する、濾過媒体。

実施態様８は、実施態様１～７及び９～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料の層が、前記層の疎油性を高めるコーティングをさらに含む、濾過媒体。

実施態様９は、実施態様１～８及び１０～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記コーティングが、ポリ（メタクリル酸２，２－３，３－４，４，４－ヘプタフルオロブチル）又はポリ（アクリル酸２，２－３，３－４－４－４－ヘプタフルオロブチル）を含むフルオロポリマーである、濾過媒体。

実施態様１０は、実施態様１～９及び１１～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記コーティングが、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ボトルブラシポリマーを含む、濾過媒体。

実施態様１１は、実施態様１～１０及び１２～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記複数の形態にあるピラーが、０．７５以下の外側表面のパターン実体画分を含む、濾過媒体。

実施態様１２は、実施態様１～１１及び１３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、前記外側表面がパターン化される前に、少なくとも０．０５μｍの孔径、及び少なくとも０．０５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）の透過度を有する、濾過媒体。

実施態様１３は、実施態様１～１２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料のパターン化された層が、それ以外では同一のパターン化されていない層の透過度の、少なくとも１０％の透過度を有する、濾過媒体。

実施態様１４は、濾過媒体であって、複数の構造体を含む、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含み、ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある構造の中のそれぞれの構造の間の間隔が、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である、濾過媒体。

実施態様１５は、実施態様１４及び１６～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さが、

（ここで、ｈは、予め定められた高さであり、ｐは、構造体のピッチであり、Ａは、単位表面積あたりの構造体の数であり、φは、パターン化された外側表面のパターン実体画分であり、そしてθ_{ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ}は、パターン化されていないが、その他では同一の多孔性材料の層の上での接触角である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様１６は、実施態様１４～１５及び１７～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた間隔が、

（ここで、Ｐ_ｗｅｔは、複数の構造体の中への濡らし圧力であり、Ｆ_ＣＬは、接線力であり、そしてＡは、複数の構造体の間のメニスカスの面積である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様１７は、実施態様１４～１６及び１８～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さ及び予め定められた間隔が、７２ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有する、想定される汚染物の２０マイクロリットルの液滴で、０～２０の範囲の滑落角を与える、濾過媒体。

実施態様１８は、実施態様１４～１７及び１９～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料のパターン化された層が、パターン化されていないが、その他では同一の多孔性材料の層と想定される汚染物とでの滑落角よりも低い、前記想定される汚染物での滑落角を有する、濾過媒体。

実施態様１９は、実施態様１４～１８及び２０～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記複数の形態にある構造体が、０．７５以下の外側表面のパターン実体画分を含む、濾過媒体。

実施態様２０は、実施態様１４～１９及び２１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料のパターン化された層が、それ以外では同一のパターン化されていない層の透過度の、少なくとも１０％の透過度を有する、濾過媒体。

実施態様２１は、実施態様１４～２０のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さが、１２ミクロンよりも低い、濾過媒体。

実施態様２２は、濾過媒体であって、多孔性材料の第一の層；及び前記第一の層の上に配された材料の第二の層を含み、前記第二の層が、複数の構造体を含むパターン化された外側表面を有し、ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある構造の中のそれぞれの構造の間の間隔が、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である、濾過媒体。

実施態様２３は、実施態様２２及び２４～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記第一の層と前記第二の層とが、同一の材料を含む、濾過媒体。

実施態様２４は、実施態様２２～２３及び２５～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記第二の層が、ポリマー繊維、金属メッシュ、発泡ポリテトラフルオロエチレン、転相された膜、粒子－担持コーティング、及びレーザーエッチングされた物質の少なくとも１種を含む、濾過媒体。

実施態様２５は、実施態様２２～２４及び２６～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記第二の層が、前記第一の層の上に積層されている、濾過媒体。

実施態様２６は、実施態様２２～２５及び２７～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記第一の層が、第一のサイズの細孔を有する発泡ポリテトラフルオロエチレンを含み、そして前記第二の層が、第二の、より大きいサイズの細孔を有する発泡ポリテトラフルオロエチレンを含む、濾過媒体。

実施態様２７は、実施態様２２～２６及び２８～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記複数の形態にある構造体が、凹状の形状を有する、濾過媒体。

実施態様２８は、実施態様２２～２７及び２９～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さが、

（ここで、ｈは、予め定められた高さであり、ｐは、構造体のピッチであり、Ａは、単位表面積あたりの構造体の数であり、φは、パターン化された外側表面のパターン実体画分であり、そしてθ_{ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ}は、パターン化されていないが、その他では同一の多孔性材料の層の上での接触角である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様２９は、実施態様２２～２８及び３０～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた間隔が、

（ここで、Ｐ_ｗｅｔは、複数の構造体の中への濡らし圧力であり、Ｆ_ＣＬは、接線力であり、そしてＡは、複数の構造体の間のメニスカスの面積である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様３０は、実施態様２２～２９及び３１～３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記第二の層が、前記第二の層の疎油性を向上させるコーティングをさらに含む、濾過媒体。

実施態様３１は、実施態様２２～３０及び３２のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記コーティングが、ポリ（メタクリル酸２，２，３，３，４，４，４－ヘプタフルオロブチル）又はポリ（アクリル酸２，２，３，３，４，４，４－ヘプタフルオロブチル）を含むフルオロポリマーである、濾過媒体。

実施態様３２は、実施態様２２～３１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記コーティングが、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ボトルブラシポリマーを含む、濾過媒体。

実施態様３３は、濾過媒体であって、複数の構造体を含む、階層構造及びパターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含み、ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある構造の中のそれぞれの構造の間の間隔が、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である、濾過媒体。

実施態様３４は、実施態様３３及び３５～３９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた高さが、

（ここで、ｈは、予め定められた高さであり、ｐは、構造体のピッチであり、Ａは、単位表面積あたりの構造体の数であり、φは、パターン化された外側表面のパターン実体画分であり、そしてθ_{ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ}は、パターン化されていないが、その他では同一の多孔性材料の層の上での接触角である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様３５は、実施態様３３～３４及び３６～３９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記予め定められた間隔が、

（ここで、Ｐ_ｗｅｔは、複数の構造体の中への濡らし圧力であり、Ｆ_ＣＬは、接線力であり、そしてＡは、複数の構造体の間のメニスカスの面積である）の関係に基づいて決定される、濾過媒体。

実施態様３６は、実施態様３３～３５及び３７～３９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料の層が、前記第二の層の疎油性を高めるコーティングをさらに含む、濾過媒体。

実施態様３７は、実施態様３３～３６及び３８～３９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、転相物質である、濾過媒体。

実施態様３８は、実施態様３３～３７及び３９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、及び酢酸セルロースの１種を含む膜の上に粒子コーティングを含む、濾過媒体。

実施態様３９は、実施態様３３～３８のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料の階層構造が、ミクロスケールの形状物及びマクロスケールの形状物を含む、前記ミクロスケールの形状物が、ノジュールを含んでいてもよい、濾過媒体。

実施態様４０は、ガス抜き装置であって、閉鎖容器をガス抜きするように構成された開口部、並びに前記ガス抜き装置の内部に固定され、前記開口部に液密性で、ガス透過性のシールを形成するガス抜き要素を含み、前記ガス抜き要素が、パターン化された、複数の構造体を含む表面を有する、多孔性材料を含み、ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、少なくとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた高さを有し、そして、一対の複数の形態にある構造の中のそれぞれの構造の間の間隔が、多くとも、想定される汚染物に基づいて予め定められた間隔である、ガス抜き装置。

実施態様４１は、方法であって、多孔性材料の層を備えるステップ；複数の構造を含むパターンのネガ型に相当する、パターン化された外側表面を有するスタンプを備えるステップ（ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、想定される汚染物に基づいて、少なくとも予め定められた高さ、及び１対の複数の形態にある構造のそれぞれの構造の間の間隔が、想定される汚染物に基づいて、多くとも予め定められた間隔を有する）；並びに、
予め定められた温度及び圧力で、多孔性材料の層の第一の表面に前記スタンプを適用して、多孔性材料の層の第一の表面の上に前記予め定められた高さ及び間隔を有する、複数の構造の前記パターンを形成させるステップ；
を含む、方法。

実施態様４２は、実施態様４１及び４３～４６のいずれか１項に記載の方法であって、前記スタンプが、円形のスタンプであり、前記多孔性材料の層を備えるステップが、ロール－トゥ－ロール・プロセス又はロール－トゥ－プレート・プロセスで、複数の構造のパターンを形成させるための多孔性材料のロールを備えることを含む、方法。

実施態様４３は、実施態様４１～４２及び４４～４６のいずれか１項に記載の方法であって、複数の構造を含む第二のパターンのネガ型に相当する第二のパターン化された外側表面を有する第二のスタンプを備えるステップ（ここで、複数の形態にあるそれぞれの構造が、想定される汚染物に基づいて、少なくとも予め定められた高さ、及び１対の複数の形態にある構造のそれぞれの構造の間の間隔が、想定される汚染物に基づいて、多くとも予め定められた間隔を有する）；並びに、
予め定められた温度及び圧力で、多孔性材料の層の第二の反対側の表面に前記第二のスタンプを適用して、多孔性材料の層の第二の表面の上に前記予め定められた高さ及び間隔を有する、複数の構造の前記パターンを形成させるステップ；
をさらに含む、方法。

実施態様４４は、実施態様４３及び４５～４６のいずれか１項に記載の方法であって、前記第一のパターンと前記第二のパターンとが、同一の、予め定められた高さ及び予め定められた間隔を有する、方法。

実施態様４５は、実施態様４３～４４及び４６のいずれか１項に記載の方法であって、前記第一のパターンが、前記第二のパターンに比較して、異なった予め定められた高さと異なった予め定められた間隔との内の少なくとも一方を有する、方法。

実施態様４６は、実施態様４３～４５のいずれか１項に記載の方法であって、多孔性材料の層を備えるステップに、多孔性材料のロール及び前記スタンプを備えることが含まれ、そして前記第二のスタンプが、ロール－トゥ－ロール・プロセス又はロール－トゥ－プレート・プロセスで前記複数の構造のパターンを形成させるように構成された円形のスタンプである、方法。

実施態様４７は、濾過媒体であって、複数の隆起した構造体を含む、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含み、複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体が、１μｍ～４０μｍの範囲の高さを有し、そして対になった複数の形態にある隆起した構造体の間の中心から中心までの間隔が、１μｍ～１００μｍの範囲である、濾過媒体。

実施態様４８は、実施態様４７に記載の濾過媒体であって、前記パターン化された外側表面が、２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する液体に暴露させて、２０μｍの液滴サイズを使用して測定して、３５゜以下、３０゜以下、２５゜以下、又は２０゜以下の滑落角を示す、濾過媒体。

実施態様４９は、実施態様４７又は４８に記載の濾過媒体であって、汚染物と接触状態にある前記パターン化された表面が、パターン化された表面を有さない前記多孔性材料よりも、少なくとも５゜高い、少なくとも１５゜高い、少なくとも２０゜高い、又は少なくとも２５゜高い接触角を示す、濾過媒体。

実施態様５０は、実施態様４７～４９のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、汚染物と接触状態にある前記パターン化された表面が、５０゜以上、６０゜以上、７０゜以上、８０゜以上、又は９０゜以上である後退接触角示す、濾過媒体。

実施態様５１は、実施態様４７～５０のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記複数の隆起した構造体が、０．１～０．８、０．２～０．７５、又は０．２５～０．７５の範囲のパターン実体画分を有する、濾過媒体。

実施態様５２は、実施態様４７～５１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が膜である、濾過媒体。

実施態様５３は、実施態様５２に記載の濾過媒体であって、前記膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、及び酢酸セルロースの内の一つを含む、濾過媒体。

実施態様５４は、実施態様４７～５３のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料の層が、前記層の疎油性を高めるコーティングをさらに含む、濾過媒体。

実施態様５５は、実施態様５４に記載の濾過媒体であって、前記コーティングがフルオロポリマーであり、場合によっては、前記コーティングが、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ボトルブラシポリマーを含む、濾過媒体。

実施態様５６は、実施態様４７～５５のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、前記多孔性材料がパターン化されるより前に、少なくとも０．０５μｍの孔径、及び水柱差圧０．５インチで少なくとも０．０５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー透過度を有する、濾過媒体。

実施態様５７は、実施態様４７～５６のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料のパターン化された層が、水柱差圧０．５"で０．１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）、０．５"水柱で０．３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．１５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）、又は０．５"水柱で０．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー透過度を有する、濾過媒体。

実施態様５８は、実施態様４７～５７のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料の層が、少なくともミクロスケールの形状物及びマクロスケールの形状物を含む階層構造を含み、前記マクロスケールの形状物が、前記多孔性材料の細孔、又は前記複数の隆起した構造体、又はそれら両方によって形成される、濾過媒体。

実施態様５９は、実施態様５８に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、転相物質を含む、濾過媒体。

実施態様６０は、実施態様５８又は５９に記載の濾過媒体であって、前記多孔性材料が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、又はそれらの組合せを含み、好ましくは、前記多孔性材料が、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、又は酢酸セルロースを含む、濾過媒体。

実施態様６１は、実施態様４７～６０のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記隆起した構造体の対の全てが、等しい間隔を有している、濾過媒体。

実施態様６２は、実施態様４７～６１のいずれか１項に記載の濾過媒体であって、前記隆起した構造体が、ピラー、リブ、又はスプラインを含む、濾過媒体。

実施態様６３は、ガス抜きされたバッテリーパックであって、閉鎖容器の内部に配された一つ又は複数のバッテリー、及び前記一つ又は複数のバッテリーを少なくとも部分的に取り囲む冷却オイルを含み、前記閉鎖容器が、一つ又は複数のガス抜き口及び前記一つ又は複数のガス抜き口を塞ぐガス抜き媒体を含み、前記ガス抜き媒体が、実施態様１～６２のいずれか１項に記載の濾過媒体を含む、ガス抜きされたバッテリーパック。

実施態様６４は、実施態様６３に記載のガス抜きされたバッテリーパックであって、前記一つ又は複数のバッテリーが、リチウムイオンバッテリーである、ガス抜きされたバッテリーパック。

実施態様６５は、実施態様６３又は６４に記載のガス抜きされたバッテリーパックであって、前記ガス抜き媒体が、パターン化された酢酸セルロース媒体であり、前記ガス抜き媒体が、コーティングされていてもよい、ガス抜きされたバッテリーパック。

実施態様６６は、ガス抜きされたパッケージであって、ガス抜き媒体によって塞がれた一つ又は複数のガス抜き口を含み、前記ガス抜き媒体が、実施態様１～６２のいずれか１項に記載の濾過媒体を含む、ガス抜きされたパッケージ。

実施態様６７は、実施態様６６に記載のガス抜きされたパッケージであって、前記一つ又は複数のガス抜き口が、キャップ又はインサートの上に位置している、ガス抜きされたパッケージ。

実施態様６８は、実施態様６６又は６７に記載のガス抜きされたパッケージであって、前記ガス抜き媒体が、パターン化された酢酸セルロース媒体であり、前記ガス抜き媒体が、コーティングされていてもよい、ガス抜きされたパッケージ。

パターンの寸法は、３Ｄ Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＶＫ－Ｘ、キーエンス（日本国、大阪府大阪市））を使用して測定した。寸法は、３Ｄ画像から、ラインプロファイルをとり、測定することにより認識することができる。パターンの高さもまた、３Ｄ画像全体で、高さデータのヒストグラムをプロットすることにより求めることができる。

Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｓｔａｔｉｏｎ（ＣＮＩ ｖ２．１、ＮＩＬ Ｔｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｏｎｇｅｎｓ Ｌｙｎｇｂｙ，Ｄｅｎｍａｒｋ）を使用して、サンプルに刻印した。刻印圧力は、０．３～１１ｂａｒの範囲であり、刻印温度は、０℃～２００℃の範囲であった。

以下の実施例で使用した媒体（媒体１と呼ぶ）は、約０．２μｍの平均孔径、約９ｍｉｌの厚み、及び約０．１５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０７６ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー空気透過度を有する、発泡ＰＴＦＥ膜である。

実施例１
ナノインプリントリソグラフィーを介して、「媒体１」の一つの側面をパターン化した。パターン化されたスタンプを刻印法で使用し、シリコンウェハーの上に、ＳＵ－８ホトレジスト（Ｋａｙａｋｕ ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ）を使用した写真平版を介して、作製した。ｅＰＴＦＥの上に刻印されたパターンは、ｓ＝１０μｍ、ｈ＝４．２μｍ、φ＝０．５を有する、線のアレイであった。接触角及び滑落角を測定するために、そのパターン化されたｅＰＴＦＥの表面の上に、液滴（２０μＬ）をピペットで落とした。

基材の接触角及び滑落角は、傾斜ステージを備えたＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ ＤＭ－７０１接触角計（協和界面科学（株）；日本国、新座市）を使用して測定した。測定は、標準のカメラレンズ設定を使用し、６ミリメートル（ｍｍ）キャリブレーション標準で較正し、ＦＡＭＡＳソフトウェアパッケージ（協和界面科学（株）；日本国、新座市）を用いて、実施した。液滴が、表面の上で平衡に到達した（すなわち、接触角及び暴露された液滴の体積が１分間、一定であった場合）後でのみ、測定を実施した。測定は、基材のみと接触状態にある液滴（すなわち、その液滴が、基材を支持するいかなる表面とも接触状態にない）について実施した。

第一の液体及び第二の液体での接触角は、基材サンプルの上に配した、それぞれの液体の２０μＬの液滴を使用して測定した。接触角は、タンジェントフィット（ｔａｎｇｅｎｔ ｆｉｔ）を使用して計測し、基材の異なった領域で独立して測定した３点～５点の平均から計算した。

第一の液体及び第二の液体での滑落角は、（この場合、パターン化された膜又はパターン化されていない膜の）基材サンプルの上に配した、それぞれの液体の２０μＬの液滴を使用して測定した。ステージが、２度／秒（゜／ｓｅｃ）の回転速度で、９０゜まで回転するように設定した。液滴が、自由に転がり落ちるか、又は後ろ側の接触線がその媒体表面に対して、少なくとも０．４ミリメートル（ｍｍ）移動した点で、回転を停止させた。その回転を停止させた時点での角度を測定し、この角度を滑落角と定義する。９０度（゜）になっても液滴が滑落しない場合には、その値は、９０゜と記録する。配置の過程で液滴が転がり落ちる場合には、その値を、１゜と記録する。記録値は、媒体の異なった領域で独立して測定した５点の平均から計算した。線状の構造体についてデータを測定する場合には、それらを、傾斜面に平行にして測定した。

パターン化されていないが、その他では同一のｅＰＴＦＥの表面上でも、接触角及び滑落角を測定した。第一の液体の「液体１」は、水（７２ｍＮ／ｍ）であり、そして第二の液体の「液体２」は、水：ＩＰＡ（８０：２０）の均一混合物（３３ｍＮ／ｍ）であった。

表２は、パターン化された膜が、超疎水性能（θ＞１５０゜及び滑落角＜１０゜）を示すことを示している。一般的には、パターン化された膜では、接触角が大きくなり、滑落角が小さくなる。

実施例２
ナノインプリントリソグラフィーを介して、「媒体１」の一つの側面をパターン化した。パターン化されたスタンプを刻印法で使用し、シリコンウェハーの上に、ＳＵ－８を使用した写真平版を介して、作製した。ｅＰＴＦＥの上に刻印されたパターンは、ｓ＝２５μｍ、ｈ＝１０μｍ、φ＝０．５を有する、線のアレイであった。（パターン化及び非パターン化の）ｅＰＴＦＥ膜を、Ｎｏｖｅｃ ７２００（３Ｍ，Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）中、３（ｗ／ｖ）％フルオロアクリレートポリマー中にディップコートさせて、それを疎油性にした。実施例１におけるのと同様にして、２０μＬの液滴を用いて、接触角及び滑落角を測定した。「液体１」は水（７２ｍＮ／ｍ）であり、そして「液体２」は、８０：２０の水：ＩＰＡの均一混合物（３３ｍＮ／ｍ）であった。

表３に、両方の液体で、膜をパターン化させると、観察される滑落角が小さく、接触角が大きくなることが示されている。疎油性コーティングを用いて膜をコーティングしただけでは、液体の排出が改良されないが、それに対して、この場合は、コーティングとパターン化の両方が行われている。

実施例３
酢酸セルロース（ＣＡ０４５９０２５、Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ，Ｋｅｎｔ，ＷＡ，ＵＳＡ）の片面を、ナノインプリントリソグラフィーを介してパターン化させた（図８Ｃ）。パターン化されたスタンプを刻印法で使用し、シリコンウェハーの上に、ＳＵ－８を使用した写真平版を介して、作製した。酢酸セルロースの上に刻印されたパターンは、ｓ＝１０μｍ、φ＝０．５を有する線のアレイであった。表４に見られるように、パターンの高さを変化させた。（パターン化及び非パターン化の）酢酸セルロース膜を、Ｎｏｖｅｃ ７２００（３Ｍ，Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）中、３（ｗ／ｖ）％フルオロアクリレートポリマー中にディップコートさせて、それを疎油性にした。

実施例１におけるのと同様にして、２０μＬの液滴を用いて、接触角及び滑落角を測定した。試験した液体は、ギヤオイル（Ｈｙｐｏｉｄ Ｇｅａｒ Ｏｉｌ ＨＧＯ－１ ＧＬ－５ ７５Ｗ－８５、本田（日本国、東京、港区））であった。

ギヤオイルを用いて汚染させた前後で、それぞれのサンプルのフレージャー透過度を測定した。汚染させるために、それぞれのサンプルの上にギヤオイルをピペットで落とし、そのサンプルを垂直状態で３０分間保持して、自然排液させた後で、透過度を測定した。

表４は、酢酸セルロースをパターン化させると、滑落角が小さくなり、透過度が保持されているが、しかしながら、その高さが低すぎるとそのパターンが失われるということを示している。わずか２．６μｍの高さしか有さないパターンは、パターン化されていない酢酸セルロースより顕著に良好な性質は示さない。４．０μｍの高さを有するパターンだけが、パターン化されていない膜よりも顕著に高い透過度を保持している。さらに、図８Ｃにおける画像は、パターン化された酢酸セルロースの上では、ギヤオイルがカッシー状態にあることを支持しているが、その理由は、液体が、パターンの上にだけ存在していて、パターンの底には液体が見当たらないからである。

実施例４
ナノインプリントリソグラフィーを介して、「媒体１」の一つの側面をパターン化した。パターン化されたスタンプを刻印法で使用し、シリコンウェハーの上に、ＳＵ－８を使用した写真平版を介して、作製した。ｅＰＴＦＥの上に刻印されたパターンは、ｓ＝１０μｍ、ｈ＝３．６μｍ、φ＝０．５を有する、線のアレイであった。（パターン化及び非パターン化の）ｅＰＴＦＥ膜を、Ｎｏｖｅｃ ７２００（３Ｍ，Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）中、３（ｗ／ｖ）％フルオロアクリレートポリマー中にディップコートさせて、それを疎油性にした。実施例１におけるのと同様にして、２０μＬの液滴を用いて、接触角及び滑落角を測定した。ディーゼル排ガス流体（ＤＥＦ、ｂｌｕｅＤＥＦ、Ｏｌｄ Ｗｏｒｌｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｎｏｒｔｈｂｒｏｏｋ，ＩＬ，ＵＳＡ）及びエンジンオイル（Ｍｏｂｉｌ １ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｅｌ Ｅｃｏｎｏｍｙ ０Ｗ－２０，Ｍｏｂｉｌ １，Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ，ＵＳＡ）を使用した。ＤＥＦは、７３ｍＮ／ｍの表面張力を有し、エンジンオイルは、２９ｍＮ／ｍの表面張力を有している。

表５に、それぞれの流体を用いた汚染前後の透過度を示す。ＤＥＦを用いた汚染の後では、透過度が影響を受けていないが、その理由は、ｅＰＴＦＥが、水ベースの汚染物を容易にはじくからである。しかしながら、パターン化されていないｅＰＴＦＥ膜の上でエンジンオイルを用いて汚染させた後では、透過度は回復しない。エンジンオイルを用いて汚染させた後では、パターン化されたｅＰＴＦＥは、パターン化されていないｅＰＴＦＥよりも、透過度の回復が大きい。これは、パターン化されたｅＰＴＦＥ膜の、液体を排出させる性能が高いことが理由である。２９ｍＮ／ｍよりも低い表面張力を有する液体では、式３で計算されるように、Ｐ_ｗｅｔを高くする必要がある可能性がある。たとえば、２４ｍＮ／ｍの表面張力では、形状物の間の最大間隔を１μｍとする必要があるであろう。

実施例５
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：Ｍ_ｗ；７２，０００、分散指数；３．４）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ：Ｍ_ｗ；３６０，０００；Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、及びＮ－メチル－２－ピロリジノン（ＮＭＰ；Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）を用いて、ポリマーのドープ溶液を調製した。実施例５～７で使用した全てのドープ溶液での組成は、２０重量％のＰＥＳ、１０重量％のＰＶＰ、及び７０重量％のＮＭＰであった。ＳＵ－８ホトレジストを使用し、写真平版を介してパターン化されたシリコンウェハーの上に、ドープ溶液をキャストした。

この実施例で使用したパターン化されたシリコンウェハーには、ｓ＝１００μｍを有する正方形状のアレイが、０．２５のパターン実体画分（φ）で含まれていた。ドープ溶液をそのパターン化されたシリコンウェハーの上に、キャスティングナイフを使用し、１００μｍのキャスティング厚みとなるように、キャストした。そのキャストされたポリマー膜を、最初に、ファン循環湿潤空気（ＲＨ；９９％）を用いたベーパー誘導相分離（ＶＩＰＳ）を３０秒間実施し、次いでウェハーの上にキャストされた膜を、６０℃に加熱した水の中に１分間浸漬させることによる非溶媒誘導相分離（ＮＩＰＳ）を実施した。次いでその膜を、脱イオン水の浴の中、室温で少なくとも５分間かけて、すすぎ洗いをした。図２２Ａに、このプロセスを使用してキャストした膜を示す。それぞれの構造に隣接して、気泡が明らかに認められる。

また別の膜をキャストしてから、真空チャンバーに置いた後で、ＶＩＰＳプロセスにかけた。これにより、図２２Ｂに見られるように、気泡欠陥が排除された。

実施例６
実施例６においても、実施例５で使用したのと同じドープ溶液を使用した。そのドープ溶液を、１０μｍの線を含み、０．７５のパターン実体画分（φ）を有する、パターン化されたシリコンウェハーの上にキャストした。そのキャストフィルムを真空チャンバーの中に置いて、気泡欠陥を排除した。次いで、その膜を、湿潤空気をファン循環させて、９９％ＲＨで４５秒間、ＶＩＰＳにかけた。次いでその膜を、６０℃の水浴の中に、１分間浸漬させた（ＮＩＰＳ）。次いでその膜を、脱イオン水浴の中ですすぎ洗いしてから、シリコンウェハーから引き剥がした。

図２３Ａに、そのようにして得られたＰＥＳ膜のレーザー共焦点画像を示す。その膜の模式図を、図２３Ｂ及び２３Ｃに示す。より小さな細孔を示している水平のストライプのＴは、そのパターンの頂部である。それに代わる、より大きな細孔を示しているストライプのＢは、そのパターンの底部である。そのパターンの頂部と底部とでは孔径に差があることは明らかであり、その原因は、キャスティングプロセスでの膜の収縮である。

次のような仮説がたてられる：このパターンでカッシー状態となっている液体が、パターンの頂部とのみ接触状態にあり、そのパターンの底部は、空気の流れにオープンのままになっている。

実施例７
実施例７においても、実施例５で使用したのと同じドープ溶液を使用した。そのドープ溶液を、５０μｍの線からなり、０．５のパターン実体画分（φ）を有する、パターン化されたシリコンウェハーの上にキャストした。そのキャストフィルムを真空チャンバーの中に置いて、気泡欠陥を排除した。次いで、その膜を、湿潤空気をファン循環させて、９９％ＲＨで５分間、ＶＩＰＳにかけた。次いでその膜を、５５℃の水浴の中に、１分間浸漬させた（ＮＩＰＳ）。次いでその膜を、脱イオン水浴の中ですすぎ洗いしてから、シリコンウェハーから引き剥がした。

図２４に、そのようにして得られたＰＥＳ膜のＳＥＭ画像を示す。そのパターンの正方形状の断面が明らかであり、パターンの頂部で鋭い角を有している。他の方法（たとえば、刻印法）に比較して、転相マイクロ成形法では、図２４に見られるように、よりはっきりした形状が得られるということが観察された。次のような仮説がたてられる：この原因は、転相マイクロ成形法が、パターン化された基材に液状のポリマー溶液を貫入させることに依存しているからである。たとえば、刻印法は、固体のポリマーが高温で柔らかくなり、変形することに依存していて、そのため、典型的には、よりはっきりした形状が得られない（特に、透過度を保持させようとした場合）。比較のために、刻印された構造の画像を、図２５に示す。

実施例８
酢酸セルロース（ＣＡ：Ｍ_ｎ；３０，０００、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）及びＮ－メチル－２－ピロリジノン（ＮＭＰ；Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）を用いて、ポリマーのドープ溶液を調製した。そのドープ溶液の組成は、８重量％のＣＡ、１９重量％のＤＩ（Ｈ_２Ｏ）、及び７３重量％のＮＭＰであった。そのドープ溶液を、キャスティングナイフを用い、１００μｍの厚みで、「媒体１」の上にキャストした。そのキャスト膜を、湿潤空気をファン循環させて、９９％ＲＨで４分間、ＶＩＰＳにかけた。次いで、その膜を、５３℃の水浴の中に１分間浸漬させ（ＮＩＰＳ）、次いで脱イオン水の浴の中で少なくとも５分間すすぎ洗いした。

図２６に、形成されたその複合材料膜の断面を示す。酢酸セルロース（ＣＡ）が脆い膜を形成するが、それは、支持構造体によって、担持させることが可能である。ｅＰＴＦＥ膜が、この機能を与え、さらには、効率層（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｌａｙｅｒ）としても機能している。たとえば、高い水の入口圧力を有するｅＰＴＦＥ膜を使用することができる。この複合材料膜は、効率的な（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ｅＰＴＦＥ層と、はじき性の酢酸セルロース層により、二重の機能を有している。その酢酸セルロース層は、階層的であり、パターン化された場合、先に述べたのと同じく、液状の汚染物を排除し、透過度を回復させる有益性を与えるであろう。

実施例９
パターン化及び非パターン化の酢酸セルロース（「ＣＡ」）膜を、電気自動車で使用される、Ｅ－Ｆｌｕｉｄｓオイル（Ｓｈｅｌｌ製）（ＳＬ２８０８ Ｓｈｅｌｌ Ｅ－Ｆｌｕｉｄｓ Ｅ６ ｉＸ、Ｓｈｅｌｌ，Ｂｅｉｊｉｎ，Ｃｈｉｎａ）に暴露させた。実施例３に記載したのと同じ試験方法を使用して、そのオイルへの暴露の前後で、それらの膜の透過度を測定した。それらの膜を、市場で入手可能なｅＰＴＦＥ膜［厚み；約１．９ｍｉｌ、フレージャー透過度；０．５"水柱で約０．２３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．１２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）］と比較した。それらの結果を図２７に示す。パターン化された酢酸セルロース膜では、透過度の回復の向上が観察された。

特に断らない限り、本明細書及び特許請求項で使用されている、形状物のサイズ、量、及び物理的性質を表すすべての数字は、すべての場合において、「約（ａｂｏｕｔ）」という用語で修飾されていると理解されたい。したがって、そうではないと示されていない限り、前述の明細書及び添付の請求項の中で言及されるパラメーターは、近似値であり、本明細書に開示された教示を使用する当業者が、得たいと望む所望の性質に応じて、変動させることができる。末端を示して数値範囲を使用したら、その範囲内の総ての数値（たとえば、１～５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）及びその範囲内のすべての範囲が含まれる。

ここまでの記述は、説明及び描写（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）の目的で提示されてきた。実施態様を、網羅したり、或いは正確に開示された形態に限定したりすることは意図されていない。さらには、その実施態様を水性インキ、又は水を含むインキに限定することも意図されていない。上述の教示を考慮すれば、多くの修正及び変化が可能である。開示された実施態様のいずれか又は全部の形態は、単独又は各種の組合せの形で適用することが可能であるが、限定的であることは意味してなく、純粋に説明のためである。本発明の範囲が、この詳細な説明に限定される訳ではなく、むしろ、添付した請求項によって決定されることが、意図されている。

Claims (36)

1. 濾過媒体であって、複数の隆起した構造体を含む、パターン化された外側表面を有する多孔性材料の層を含み、複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体が、１μｍ～４０μｍの範囲の高さを有し、対になった複数の形態にある隆起した構造体の間の中心から中心までの間隔が、１μｍ～１００μｍの範囲である、濾過媒体。
2. 前記パターン化された外側表面が、２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する液体に暴露させて、２０μｍの液滴サイズを使用して測定して、３５゜以下、３０゜以下、２５゜以下、又は２０゜以下の滑落角を示す、請求項１及び３～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
3. 汚染物と接触状態にある前記パターン化された表面が、パターン化された表面を有さない前記多孔性材料よりも、少なくとも５゜高い、少なくとも１５゜高い、少なくとも２０゜高い、又は少なくとも２５゜高い接触角を示す、請求項１～２及び４～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
4. 汚染物と接触状態にある前記パターン化された表面が、５０゜以上、６０゜以上、７０゜以上、８０゜以上、又は９０゜以上である後退接触角示す、請求項１～３及び５～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
5. 前記複数の隆起した構造体が、０．１～０．８、０．２～０．７５、又は０．２５～０．７５の範囲のパターン実体画分を有する、請求項１～４及び６～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
6. 前記多孔性材料が膜である、請求項１～５及び７～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
7. 前記膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、及び酢酸セルロースの一つを含む、請求項６に記載の濾過媒体。
8. 前記多孔性材料の層が、前記層の疎油性を高めるコーティングをさらに含む、請求項１～７及び９～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
9. 前記コーティングがフルオロポリマーであり、場合によっては、前記コーティングが、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ボトルブラシポリマーを含む、請求項８に記載の濾過媒体。
10. 前記隆起した構造体の対の全てが、等しい間隔を有している、請求項１～９のいずれか１項に記載の濾過媒体。
11. 前記隆起した構造体が、ピラー、リブ、又はスプラインを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の濾過媒体。
12. 前記多孔性材料が、前記多孔性材料がパターン化されるより前に、少なくとも０．０５μｍの孔径、及び水柱差圧０．５インチで少なくとも０．０５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー透過度を有する、請求項１～１１及び１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
13. 前記多孔性材料のパターン化された層が、水柱差圧０．５"で０．１ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．０５１ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）、０．５"水柱で０．３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．１５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）、又は０．５"水柱で０．５ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで０．２５ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）～０．５"水柱で３ｃｆｍ／ｆｔ^２（１２５Ｐａで１．５２ｃｍ^３／ｓ／ｃｍ^２）のフレージャー透過度を有する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の濾過媒体。
14. 前記多孔性材料の層が、少なくともミクロスケールの形状物及びマクロスケールの形状物を含む階層構造を含み、前記マクロスケールの形状物が、前記多孔性材料の細孔、又は前記複数の隆起した構造体、又はそれら両方によって形成される、請求項１～１３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
15. 前記多孔性材料が、転相物質を含む、請求項１４に記載の濾過媒体。
16. 前記多孔性材料が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、酢酸セルロース、又はそれらの組合せを含み、好ましくは、前記多孔性材料が、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、又は酢酸セルロースを含む、請求項１４又は１５に記載の濾過媒体。
17. 濾過媒体であって、
    多孔性材料の第一の層；及び
    前記第一の層の上に配された材料の第二の層；
    を含み、前記第二の層が、複数の隆起した構造体を含む、パターン化された外側表面を有し、複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体が、１μｍ～４０μｍの範囲の高さを有し、対になった複数の形態にある隆起した構造体の間の中心から中心までの間隔が、１μｍ～１００μｍの範囲である、濾過媒体。
18. 前記第一の層、前記第二の層、又は前記第一の層及び前記第二の層の両方が、請求項１～１６のいずれか１項に記載の濾過媒体を含む、請求項１７に記載の濾過媒体。
19. 前記第一の層と前記第二の層とが、同一の材料を含む、請求項１７又は１８に記載の濾過媒体。
20. 前記第一の層、前記第二の層、又は前記第一の層及び前記第二の層の両方が、ポリマー繊維、金属メッシュ、発泡ポリテトラフルオロエチレン、転相された膜、粒子－担持コーティング、及びレーザーエッチングされた物質の少なくとも１種を含む、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の濾過媒体。
21. 前記第二の層が、前記第一の層の上に積層されている、請求項１７～２０のいずれか１項に記載の濾過媒体。
22. 前記第一の層が、第一のサイズの細孔を有する発泡ポリテトラフルオロエチレンを含み、前記第二の層が、第二の、より大きいサイズの細孔を有する、発泡ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１７～２１のいずれか１項に記載の濾過媒体。
23. 前記第一の層、前記第二の層、又は前記第一の層及び前記第二の層の両方が、前記層の疎油性を高めるコーティングをさらに含む、請求項１７～２２のいずれか１項に記載の濾過媒体。
24. 前記コーティングがフルオロポリマーである、請求項１７～２３のいずれか１項に記載の濾過媒体。
25. 前記コーティングが、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ボトルブラシポリマーを含む、請求項１７～２４のいずれか１項に記載の濾過媒体。
26. ガス抜き装置であって、
    閉鎖容器からガスを抜くように構成された開口部；及び
    前記ガス抜き装置の内部に固定され、前記開口部の液密性、ガス透過性シールを形成するガス抜き要素；
    を含み、前記ガス抜き要素が、複数の隆起した構造体を含むパターン化された外側表面を有する、多孔性材料を含み、複数の形態にあるそれぞれの隆起した構造体が、１μｍ～４０μｍの範囲の高さを有し、対になった複数の形態にある隆起した構造体の間の中心から中心までの間隔が、１μｍ～１００μｍの範囲である、ガス抜き装置。
27. 方法であって、
    多孔性材料の層の第一の側面に、予め定められた温度及び圧力でスタンプを適用して、前記層の表面の上に、隆起した構造体のパターンを形成させるステップであって、前記スタンプは、前記隆起した構造体のパターンのネガ型に相当するパターン化された表面を含む、ステップを含み、それぞれの隆起した構造体が、１μｍ～４０μｍの範囲の高さを有し、対になった複数の形態にある隆起した構造体の間の中心から中心までの間隔が、１μｍ～１００μｍの範囲である、方法。
28. 前記隆起した構造体が、０．１～０．８、０．２～０．７５、又は０．２５～０．７５の範囲のパターン実体画分を有する、請求項２７に記載の方法。
29. 前記隆起した構造体が、ピラー、リブ、又はスプラインを含む、請求項２７又は２８に記載の方法。
30. 前記多孔性材料が膜である、請求項２７～２９のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記スタンプが、ロール又はプレートを含み、前記スタンプを多孔性材料の層に適用するステップが、ロール－トゥ－ロール・プロセス又はロール－トゥ－プレート・プロセスを含む、請求項２７～３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 第二のスタンプを、多孔性材料の層の第二の側面に適用することをさらに含み、前記第二のスタンプが、複数の隆起した構造体を含む第二のパターンのネガ型に相当する、第二のパターン化された外側表面を有する、請求項２７～３１のいずれか１項に記載の方法。
33. 前記層の表面の上に隆起した構造体のパターンを含む多孔性材料の層を、前記第二の層の表面の上に隆起した構造体の第二のパターンを含む多孔性材料の第二の層の上に積層させて、前記材料の両方の主表面の上に、隆起した構造体のパターンを含む材料を得ることをさらに含む、請求項２７～３２のいずれか１項に記載の方法。
34. 前記第一のパターン及び前記第二のパターンの隆起した構造体が、同じ高さ及び間隔を有する、請求項３２～３３のいずれか１項に記載の方法。
35. 前記第一のパターンの隆起した構造体が、前記第二のパターンに比較して、異なった高さと異なった間隔との内の少なくとも一つを有する、請求項３２～３４のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記多孔性材料の層を備えるステップが、多孔性材料のロールを備えるステップ及び前記スタンプを適用するステップを含み、前記第二のスタンプが、ロール－トゥ－ロール・プロセス又はロール－トゥ－プレート・プロセスを含む、請求項３２～３５のいずれか１項に記載の方法。

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