WO2013072293A1 - Nanoskalige oberflächenstruktur zur verbesserung der adhäsion - Google Patents

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WO2013072293A1
WO2013072293A1 PCT/EP2012/072447 EP2012072447W WO2013072293A1 WO 2013072293 A1 WO2013072293 A1 WO 2013072293A1 EP 2012072447 W EP2012072447 W EP 2012072447W WO 2013072293 A1 WO2013072293 A1 WO 2013072293A1
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agglomerate
ali
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nanostructured
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Rudolf Emmerich
Matthias Graf
Helfried Urban
Rüdiger BRÄUNING
Klaus-Dieter Nauenburg
Ralf Dreher
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • B05D5/02—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a matt or rough surface

Definitions

  • composite materials are required in which a first material component, e.g. a polymer component, with a second material component, e.g. Also, a polymer part or other substance such as ceramic, glass or metal, is connected, i. have a common interface. So far it has been e.g. usual that the applied material such. a polymer was melted onto a substrate only partially (partly by means of a primer) or glued to this substrate. An adhesive or primer was incorporated between the fabrics or the surface was modified such that the two members were joined by chemical bonds. An increase in the applied material such. a polymer was melted onto a substrate only partially (partly by means of a primer) or glued to this substrate. An adhesive or primer was incorporated between the fabrics or the surface was modified such that the two members were joined by chemical bonds. An increase in the applied material such. a polymer was melted onto a substrate only partially (partly by means of a primer) or glued to this substrate. An adhesive or primer was incorporated between the fabrics or the surface was
  • Adhesive strength was in some cases by a simple roughening of the surface and the associated increase in surface area. However, there are also substances that can be due to their chemical inertness very poorly or not stick together.
  • liquid material eg liquid polymer
  • adhesives to bond material components such as polymers to other components has a number of disadvantages, such as chemical surface pretreatment, limited dripping time, or environmental impact.
  • the gecko's paws which have a nanostructured and adhesion-promoting surface, enable the gecko to climb close to smooth walls.
  • the gecko's paws which have a nanostructured and adhesion-promoting surface, enable the gecko to climb close to smooth walls.
  • Lithography process done. It should be noted, however, that it is not possible with lithographic methods to apply the nanostructured layer directly to the substrate, so that further method steps would be necessary for this purpose. Also, no nano undercuts are possible.
  • a support material comprising a substrate on which optionally one or more layers may be applied
  • the spaced, upwardly at least partially widening agglomerates comprises, wherein the porous, column having agglomerate layer ALI due to the spaced agglomerates a mean column width ⁇ di> in the range of 3-500 nm , determined on a scanning electron micrograph in plan view, has.
  • the agglomerate layer ALI present on the carrier material thus consists predominantly of discrete agglomerates, which are spaced apart from their neighboring agglomerates, whereby three-dimensionally bent interspaces or
  • a liquid material such as e.g. a
  • Agglomerate ALI penetrate and thus fill the existing there columns or cavities.
  • By selecting an appropriate range for the middle Column width ⁇ di> penetrates a subsequently applied liquid material sufficiently in the gaps between the agglomerates and adheres after its solidification particularly well on the nanostructured layer system.
  • the agglomerates deposited on the surface of the carrier material via suitable process parameters widen at least in sections (ie have an increasing diameter at least in sections as the distance from the carrier material surface increases), an intensive interlocking between the nanostructure and a subsequently applied material occurs
  • the agglomerates show a high cohesive load-bearing capacity and are simultaneously stabilized by the resulting composite, in particular against side forces.
  • the three-dimensionally highly branched, fissured and nanoscale-porous agglomerate layer ALI has an extremely large surface, resulting in a good and deep at the same time
  • this porous, columnar agglomerate layer ALI is prepared by plasma assisted chemical vapor deposition (PECVD) (hereinafter also referred to as PECVD agglomerate layer ALI).
  • PECVD plasma assisted chemical vapor deposition
  • the porous, columnar agglomerate layer (preferably PECVD agglomerate layer) has ALI due to the spaced apart ones
  • the average column width ⁇ di> is in the range of 10-200 nm, more preferably in the range of 20-150 nm.
  • the column width di between two adjacent agglomerates corresponds to the shortest connecting line between their agglomerate edges in the SEM photograph. Averaged over many adjacent agglomerates, ⁇ di> is obtained.
  • a suitable magnification in order to carry out a corresponding optical evaluation and thus a determination of the mean column width.
  • Suitable e.g. a SEM image with 20,000 times
  • the term "agglomerate” is understood to mean a clustering of smaller particles into a solid composite.
  • the agglomerates are thus composed of smaller particles, which in turn may be composed of even smaller particles
  • the term fractal-like structure of the agglomerates produced here means "agglomerate” in the following, the largest possible individually recognizable structural unit.
  • Agglomerate layer ALI has a mean diameter ⁇ Di> in the range of 10-1000 nm, more preferably in the range of 50 to 600 nm, determined on a SEM image in plan view, on.
  • Hydrocarbons, alcoholates, acetylacetonates or alkyl compounds of suitable metals e.g., Ti, Zn, Sn, Ta, Si, etc.
  • suitable metals e.g., Ti, Zn, Sn, Ta, Si, etc.
  • siloxanes e.g.
  • HMDSO Hexamethylsisiloxane
  • silazanes metal carbonyls or comparable compounds
  • reactive gases such as oxygen
  • PECVD Hydrogen and / or nitrogen
  • inert gases such as argon, helium
  • the substrate may be e.g. may be a metal substrate, plastic substrate, ceramic substrate, glass substrate, carbon substrate, or a combination of these substrate materials.
  • the substrate may be e.g. may be a metal substrate, plastic substrate, ceramic substrate, glass substrate, carbon substrate, or a combination of these substrate materials.
  • the substrate may be a rigid plate or alternatively a flexible film.
  • the carrier material comprises a substrate and one or more substrate layers attached to the substrate, wherein the substrate layer SL1 in contact with the first agglomerate layer ALI is preferably likewise a PECVD-producible layer ("PECVD substrate layer")
  • PECVD substrate layer a PECVD-producible layer
  • this PECVD substrate layer SL1 is made up of agglomerates which can be detected in an SEM image, these agglomerates, unlike the first agglomerate layer ALI, are preferably predominantly in contact with each other, see above a substantially closed PECVD substrate layer SL1 is present, in which preferably ⁇ di> / ⁇ Di> ⁇ 0.01, more preferably ⁇ 0.001
  • the quantities ⁇ di> and ⁇ Di> have the same meaning with respect to this substrate layer SL1
  • the preparation is carried out
  • Such a closed substrate layer SLl preferably overlaps in time (eg at the same time) with the production of the first agglomerate
  • the first agglomerate layer ALI present on the carrier material has an average height ⁇ H> in the range of 50-1500 nm.
  • the mean height ⁇ H> is determined in the rupture edge image in the SEM or by an interferometer. Such a break edge image is shown in FIG.
  • the mechanical stability of the agglomerates can be further optimized. This in turn has an advantageous effect on the mechanical stability of a composite material which comprises the nanostructured layer according to the invention.
  • the ratio of ⁇ H> / ⁇ Di> is in the range of 0.5 to 5, more preferably in the range of 1.5 to 3.
  • Agglomerate be applied, which are also the agglomerates already described above or alternatively to other agglomerate or
  • Particle layers can act.
  • this additional layer (s) is preferably selected so that their surface energy is adapted to a subsequently applied polymer material, so as to ensure the best possible wetting.
  • the adaptation of the surface energy can, for example, by adaptation of the monomer in the production of the agglomerates; and / or treatment with a gas plasma.
  • Agglomerate layer ALI is only attached to one side of the carrier material.
  • the carrier material of the nanostructured layer system may have the first agglomerate layer ALI both on its front side and on its rear side.
  • Adhesion promoter plate or bonding agent film act when the nanostructured surface is to effect an adhesion mediation between polymers that are not accessible for a plasma coating.
  • Nanostructured layer system a substrate, an adhesive layer (preferably a temporary adhesive layer) and a functional layer.
  • the substrate may be rigid or flexible (e.g., in the form of a foil).
  • the functional layer may be, for example, a catastrophic layer (e.g.
  • the applied to the nanostructured layer system and adhering to this material may be a polymer, a metal or a
  • Metal alloy an inorganic material, an organic-inorganic
  • Hybrid material or a mixture thereof.
  • the polymer present on the nanostructured layer system may be a thermoplastic, a thermoset, an elastomer, or mixtures of these polymers.
  • Suitable polymers may be e.g. from a polyolefin, an epoxy resin, a fluoropolymer, a polyamide, a polyacrylate, polymethacrylate, polycarbonate, rubber, thermoplastic olefin (TPO), or mixtures of these polymers.
  • Procedural steps such as a sol-gel process is solidified or cured.
  • the material applied to the nanostructured layer system may also be substances or mixtures of substances with a specific functionality. Such materials may be applied to the nanostructured layer system alone or in combination with other materials (e.g., a matrix, particularly a polymer matrix in which the material is dissolved or dispersed). As possible substances or materials with specific functionality, for example, pharmaceutically or biochemically active substances or
  • Active ingredients Active ingredients, biological cells, chemical sensors, UV absorbers, self-healing polymers, by oxidation and / or hydrolysis polymerizable monomers, oils (which are preferably highly viscous) and / or lubricants, metal particles (preferably metal nanoparticles) are called.
  • oils which are preferably highly viscous
  • metal particles metal nanoparticles
  • these substances may optionally be dissolved or dispersed in a suitable matrix (e.g., a polymer matrix).
  • the cavities of the nanostructured layer system can be advantageously used to take up materials or substances such as those mentioned above and to temporarily or permanently deposit them.
  • biochemically active substances or substances or substance mixtures By means of an additionally deposited layer, these active substances can be released again over a definable period of time.
  • the Active substances can be dissolved or dispersed in a matrix material (eg a polymer).
  • UV absorbers for protection against weathering damage (especially scratch-resistant coatings on PC) - This is preferred
  • Scratch-resistant are sealed.
  • Such a barrier layer can be applied, for example, by PECVD.
  • Incorporation e.g. of self-healing polymers or of monomers which can be polymerized by oxidation or hydrolysis into the nanolayer for producing a self-healing surface. Subsequently, it is preferably sealed with a barrier layer (preferably via PECVD). In case of injury, the surface is closed by the embedded polymers / monomers by itself.
  • Nanostructure e.g. by adding appropriate starting compounds toward the end of the PECVD process, to produce catalysts (e.g., Pd catalyst membranes for fuel cells).
  • catalysts e.g., Pd catalyst membranes for fuel cells.
  • Tube / vascular systems e.g. of heat exchangers or coolers for transporting liquids to surfaces by capillary action / wetting.
  • nanostructured layer system as anti-fogging or
  • the present invention therefore relates to an antifogging coating which contains the nanostructured layer system or composite material according to the invention. Furthermore, the present invention relates to the use of the invention
  • nanostructured layer system or composite material for producing an antifogging coating is a nanostructured layer system or composite material for producing an antifogging coating.
  • the material applied to the nanostructured layer contacts at least a portion of the cavity surface formed by the gaps of the first agglomerate layer ALI and therefore at least partially fills in the interstices or cavities present between the spaced agglomerates. Moreover, since the agglomerates widen upwards over at least a certain agglomerate length, an effective entanglement between the polymer and the nanostructured layer system occurs (formation of undercuts). Preferably, at least 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 90% or even nearly 100% of the cavity surface of the first agglomerate layer ALI present on the carrier material is in contact with the applied material.
  • the cavity surface is understood as meaning the surface of the adhesion-promoting agglomerate layer ALI which is provided by the three-dimensionally shaped cavities or gaps in this porous layer.
  • agglomerate layer ALI is used as an extremely effective primer layer between support material and a post-applied material such as e.g. a polymer, it is no longer necessary, an additional
  • the nanostructured composite does not have an adhesive layer between the substrate and the applied layer of material (e.g., polymer layer).
  • the composite material is free of adhesive.
  • the present invention relates to the use of the above-described nanostructured layer system as a bonding agent between a substrate or support material and a material subsequently applied to this nanostructured layer system.
  • Agglomerate layer ALI adhere particularly well to this substrate, can be made to the above statements.
  • the deposition of a first agglomerate layer ALI on the surface of the carrier material preferably takes place by means of a plasma-assisted chemical
  • the optional layers may be applied to the substrate by conventional coating methods known to those skilled in the art.
  • one or more of these optional layers may be applied by PECVD.
  • CVD Gas phase deposition
  • at least one reactive starting compound or monomer compound is in the gaseous state sufficient energy input (eg thermal energy or the energy of accelerated electrons as in the case of the PECVD method) with a
  • the deposition of the agglomerate layer ALI and the deposition of the substrate layer SL1 in contact therewith may be temporally overlapping (for example simultaneous), wherein preferably the optional substrate layer SL1 is also deposited by the plasma enhanced chemical vapor deposition.
  • the process parameters such as pressure, gas flow and the power of the plasma-assisted chemical vapor deposition PECVD are preferably selected such that, on the one hand, particle or agglomeration already takes place in the gas phase, while at the same time an optional substrate layer SL1, preferably a closed substrate layer SL1, is formed on the carrier material by the PECVD.
  • an optional substrate layer SL1 preferably a closed substrate layer SL1 is formed on the carrier material by the PECVD.
  • the plasma-assisted chemical vapor deposition may be continued until the agglomerates present on the optional substrate layer SL1 satisfy the conditions described above with respect to the agglomerate layer ALI.
  • PECVD Microwave System A microwave duo- lin plasma coating system with an active plasma area of 20 x 20 cm consisting of four plasma quartz tubes arranged in an array, a usable coating area of 18 x 18 cm, a lower gas shower underneath the quartz tubes and a space between the upper edge of the quartz tubes and the substrate surface of 95 mm supported over the quartz tubes.
  • a vacuum pumping station consisting of a Roots pump (pumping speed 250 m 3 / h) and a rotary vane pump (pumping speed 65 m 3 / h), which is connected via a DN63 flange of the plasma source, above the substrate to the recipient.
  • PECVD microwave systems are also useful in the present invention. If necessary, the parameters given above (gas flow, pressure, plasma power, etc.) must then be modified accordingly to realize the agglomerate layer ALI according to the invention on the carrier material.
  • the provision of the nanostructured layer system described above preferably takes place by means of plasma-assisted chemical vapor deposition
  • the liquid precursor of a polymer material can be, for example, organic starting compounds which must first be subjected to polymerization or crosslinking in order to form the polymer component of the composite material.
  • the solidification of the liquid polymer material or of the liquid precursor of a polymer material can be achieved, for example, by changing the temperature (eg cooling the
  • a further layer e.g. by PECVD, is applied to the nanostructured layer system whose
  • the process gas exclusively hexamethyldisiloxane (optionally argon), while for the production of an amphiphilic sample, the process gas additionally contained oxygen (and optionally argon).
  • the supply of the process gas was carried out via a lower feed line and a lower gas shower (below the plasma source). Alternatively or additionally, the supply of the process gas can also take place via an upper feed line and an upper gas shower (above the plasma source).
  • the distance between the lower gas shower / upper edge of the quartz tubes was 46 mm.
  • the diameter of the quartz tubes was 15 mm and the distance h from the upper edge of the quartz tubes / substrate surface was 95 mm.
  • the reaction chamber is connected to a vacuum pump.
  • Suction capacity / vacuum pump level 250 m 3 / h, connected by a DN63 suction pipe, whereby the following stated process pressure is realized.
  • Microwave power P 2 x 1, 5 kW cw
  • the ratio of ⁇ di> to ⁇ Di> is in the range of 0.05-1.5.
  • the contact angles to water, diiodomethane and paraffin oil were each 0 °.
  • Molten polypropylene was applied to the nanostructured amphiphilic layer system described above. Because the agglomerates are spaced apart, the polymer melt can be incorporated into the material provided thereby
  • Figures 6 and 7 show an SEM side view of a fracture edge of a material, wherein the liquid polypropylene (PP) on a inventive
  • Agglomerate was applied (substrate: glass) and penetrated into the gaps of this layer, which was then pulled on the solidified polypropylene so strong that an adhesion failure has just begun, as can be seen in the SEM images on the basis of threading.
  • Liability failure is here with appropriate deduction on a
  • Such a peel fracture pattern is characteristic of the nanostructured layer according to the invention if a polymer such as PP is melted into the layer and removed again after cooling. Even after the demolition or withdrawal of such a polymer layer still remains
  • Comparative Sample 1 whose SEM micrograph is shown in Figure 4, there is a "substantially dense" layer of polyorganosiloxane agglomerates Since the agglomerates deposited on the substrate are densely packed and in contact with each other, ⁇ di> and thus also the ratio ⁇ di> / ⁇ Di> ⁇ 0.
  • a chemically inactive polymer melt eg PP

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein poröses, nanostrukturiertes Schichtsystem, umfassend ein Trägermaterial, das ein Substrat aufweist, auf dem optional eine oder mehrere Schichten aufgebracht sein können, auf dem Trägermaterial zumindest eine erste poröse, Spalten aufweisende und durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) erhältliche Schicht AL1, die beabstandete, sich nach oben zumindest abschnittsweise verbreiternde Agglomerate umfasst, wobei die poröse, Spalten aufweisende PECVD-Agglomeratschicht AL1 aufgrund der beabstandeten Agglomerate eine mittlere Spaltenbreite <d1> im Bereich von 3-500 nm, bestimmt an einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme in Draufsicht, aufweist.

Description

Nanoskalige Oberflächenstruktur zur Verbesserung der Adhäsion
Für eine Reihe von Anwendungen sind Composit-Materialien erforderlich, bei denen eine erste Materialkomponente, z.B. eine Polymerkomponente, mit einer zweiten Materialkomponente, z.B. ebenfalls ein Polymerteil oder ein anderer Stoff wie Keramik, Glas oder Metall, verbunden ist, d.h. eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. Bisher war es z.B. üblich, dass das aufzubringende Material wie z.B. ein Polymer auf ein Substrat nur (zum Teil mittels eines Primers) aufgeschmolzen oder mit diesem Substrat verklebt wurde. Zwischen den Stoffen wurde ein Klebstoff oder Primer eingebracht oder die Oberfläche wurde derart modifiziert, dass die beiden Bauteile durch chemische Bindungen verbunden wurden. Eine Erhöhung der
Haftfestigkeit erfolgte dabei in einigen Fällen durch eine einfache Aufrauung der Oberfläche und der damit verbundenen Oberflächenvergrößerung. Es gibt jedoch auch Stoffe, die sich wegen ihrer chemischen Inertheit nur sehr schlecht oder gar nicht verkleben lassen.
Bauteile wurden daher bisher entweder untereinander geklebt oder als Einlegeteil mit flüssigem Material (z.B. flüssigem Polymer) umgössen, wodurch sich das flüssige Material zusätzlich an makroskopischen geometrischen Vorrichtungen wie z.B. Hinterschnitten verhakt und nach seiner Verfestigung bzw. Aushärtung gut anhaftet. Die Verwendung von Klebstoffen zur Verbindung von Materialkomponenten wie z.B. Polymeren mit anderen Bauteilen ist allerdings mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, wie z.B. chemische Oberflächenvorbehandlung, begrenzte Tropfzeit oder Umweltbelastung.
Bekannt ist weiterhin, dass nanostrukturierte Oberflächen spezielle
Oberflächeneigenschaften wie z.B. ein hydrophiles oder hydrophobes Verhalten aufweisen können. So wurden z.B. die Pfoten des Geckos untersucht, die eine nanostrukturierte und haftvermittelnde Oberfläche aufweisen, wodurch der Gecko befähigt wird, an nahezu glatten Wänden zu klettern. Derzeit werden die
Einsatzmöglichkeiten solcher nanostrukturierten Oberflächen diskutiert. Eine mögliche Herstellung solcher nanostrukturierten Schichten kann z.B. über
Lithographieverfahren erfolgen. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass es mit lithographischen Verfahren nicht möglich ist, die nanostrukturierte Schicht direkt auf dem Substrat aufzubringen, so dass hierzu weitere Verfahrensschritte notwendig wären. Auch sind keine Nano-Hinterschnitte möglich.
Weiterhin bekannt sind auch Ätzverfahren, mit denen es möglich ist
hinterschnittbildende Kavitäten im Substrat selbst zu erzeugen, in die ein
anschließend flüssig aufgetragenes Polymer eindringen kann und nach dem Erhärten dort verhakt bleibt. Diese Verfahren sind allerdings vorwiegend auf spezielle Metalle bzw. Metalllegierungen (z.B. Aluminium) begrenzt und bringen umweltrelevante Nachteile mit sich (giftige oder ätzende Nasschemie). Weiterhin bekannt ist das Aufbringen von Oberflächenbeschichtungen durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD). Dabei ist es in erster Linie erwünscht, geschlossene (d.h. möglichst dichte und defektfreie) PECVD- Filme auf die Oberfläche aufzubringen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer haftvermittelnden Schicht, die auf einer Vielzahl unterschiedlicher Substrate aufgebracht werden kann und auch ohne Anwesenheit eines Klebstoffs oder sonstigen chemischen Haftvermittlers eine ausreichend hohe Haftfestigkeit zwischen Substrat und einem nachträglich aufgebrachten Material vermitteln kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines effizienten Verfahrens für die Herstellung einer solchen haftvermittelnden Schicht auf der Oberfläche eines Substrats. Die Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines porösen, nanostrukturierten Schichtsystems, umfassend
ein Trägermaterial, das ein Substrat aufweist, auf dem optional eine oder mehrere Schichten aufgebracht sein können,
auf dem Trägermaterial zumindest eine erste poröse, Spalten aufweisende Agglomeratschicht ALI, die beabstandete, sich nach oben zumindest abschnittsweise verbreiternde Agglomerate umfasst, wobei die poröse, Spalten aufweisende Agglomeratschicht ALI aufgrund der beabstandeten Agglomerate eine mittlere Spaltenbreite <di> im Bereich von 3-500 nm, bestimmt an einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme in Draufsicht, aufweist.
Die auf dem Trägermaterial vorliegende Agglomeratschicht ALI besteht somit überwiegend aus diskreten Agglomeraten, die gegenüber ihren Nachbaragglomeraten beabstandet sind, wodurch dreidimensional verwinkelte Zwischenräume bzw.
Spalten bzw. Kavitäten zwischen den Agglomeraten vorliegen. Wie nachfolgend noch eingehender erläutert wird, kann ein flüssiges Material wie z.B. eine
Polymerschmelze, die nachträglich auf das erfindungsgemäße nanostrukturierte Schichtsystem aufgebracht wird, tief in diese Zwischenräume der ersten
Agglomeratschicht ALI eindringen und somit die dort vorhandenen Spalten bzw. Kavitäten ausfüllen. Durch die Auswahl eines geeigneten Bereichs für die mittlere Spaltenbreite <di> dringt ein nachträglich aufgebrachtes flüssiges Material genügend in die Spalten zwischen den Agglomeraten ein und haftet nach seiner Verfestigung besonders gut auf dem nanostrukturierten Schichtsystem. Da sich außerdem die über geeignete Prozessparameter auf der Oberfläche des Trägermaterials abgeschiedenen Agglomerate zumindest abschnittsweise nach oben hin verbreitern (d.h. zumindest abschnittsweise mit zunehmendem Abstand von der Trägermaterialoberfläche einen zunehmenden Durchmesser aufweisen), kommt es zu einer intensiven Verzahnung zwischen der Nanostruktur und einem nachträglich aufgebrachten Material
(Ausbildung von Hinterschnitten). Die Agglomerate zeigen eine hohe kohäsive Belastbarkeit und werden durch den so entstandenen Verbund gleichzeitig stabilisiert, insbesondere gegen Seitenkräfte. Zudem hat die dreidimensional stark verzweigte, Spalten aufweisende und nanoskalig-poröse Agglomeratschicht ALI eine extrem große Oberfläche, was bei einem gleichzeitig guten und tiefen
Eindringen einer Schmelze (in diese Hohlräume) zu einer sehr großen aktiven Grenzfläche -und damit auch zu entsprechend großen Adhäsionskräften führt - selbst dann, wenn nur Van-der-Waals-Kräfte und keine chemischen Bindungen zwischen erstarrter Schmelze und Schichtoberfläche vorliegen. Bei passend eingestellter Oberf ächenenergie der Schicht wird das gewünschte Eindringen einer Schmelze in die bereitgestellten Kavitäten gleichzeitig durch starke Kapillarkräfte unterstützt.
Bevorzugt wird diese poröse, Spalten aufweisende Agglomeratschicht ALI durch eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) hergestellt (nachfolgend auch als PECVD-Agglomeratschicht ALI bezeichnet). Wie oben ausgeführt, weist die poröse, Spalten aufweisende Aggomeratschicht (bevorzugt PECVD-Agglomeratschicht) ALI aufgrund der beabstandeten
Agglomerate eine mittlere Spaltenbreite <di> im Bereich von 3-500 nm, bestimmt an einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme in Draufsicht, auf. Bevorzugt liegt die mittlere Spaltenbreite <di> im Bereich von 10-200 nm, bevorzugter im Bereich von 20-150 nm.
Die Spaltenbreite di zwischen zwei benachbarten Agglomeraten entspricht der kürzesten Verbindungslinie zwischen deren Agglomeraträndern in der REM- Aufnahme. Gemittelt über viele benachbarte Agglomerate erhält man < di>.
In der Schicht ALI können einzelne Agglomerate in direktem Kontakt zu einem Nachbaragglomerat stehen (d.h. für diese konkreten Agglomerate wäre di=0).
Entscheidend ist aber, dass sich für eine Vielzahl von Agglomeraten der ersten Agglomeratschicht ALI ein ausreichend großer Abstand zu den jeweiligen
Nachbaragglomeraten ergibt, so dass die mittlere Spaltenbreite <di> im Bereich von 3-500 nm liegt und daher der durchschnittliche Zwischenraum ausreichend groß für die Aufnahme eines nachträglich aufgebrachten Polymers und eine effektive
Verzahnung zwischen Polymer und nanostrukturierter Schicht ist.
In Abhängigkeit von der mittleren Agglomeratgröße oder der mittleren Spaltenbreite kann der Fachmann eine geeignete Vergrößerung auswählen, um eine entsprechende optische Auswertung und damit eine Bestimmung der mittleren Spaltenbreite durchzuführen. Geeignet kann z.B. eine REM- Aufnahme mit 20.000-facher
Vergrößerung sein.
In Übereinstimmung mit seiner üblichen Bedeutung wird in der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff„Agglomerat" eine Zusammenballung kleinerer Partikel zu einem festen Verbund verstanden. Die Agglomerate sind somit aus kleineren Partikeln aufgebaut, die gegebenenfalls ihrerseits aus noch kleineren Partikeln aufgebaut sein können. Wegen dieser selbstähnlichen, fraktalartigen Struktur der hier hergestellten Agglomerate ist nachfolgend mit <Agglomerat> die jeweils größtmögliche einzeln erkennbare Struktureinheit gemeint. Diese Agglomerate lassen sich als diskrete strukturelle Einheiten mittels rasterelektronischer Aufnahmen detektieren und deren jeweilige Abmessungen durch optische Auswertung der REM- Aufnahmen bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Agglomerate der ersten
Agglomeratschicht ALI einen mittleren Durchmesser <Di> im Bereich von 10-1000 nm, bevorzugter im Bereich von 50 bis 600 nm, bestimmt an einer REM- Aufnahme in Draufsicht, auf.
Die Bestimmung des mittleren Durchmessers der Agglomerate <Di> erfolgt durch optische Auswertung von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (REM-
Aufnahmen) in Draufsicht. Die Agglomerate lassen sich in den REM- Aufnahmen als diskrete strukturelle Einheiten detektieren (in Form ihrer jeweiligen maximalen Ausdehnungsfläche parallel zur Oberfläche des Trägermaterials) und deren jeweilige Abmessungen können durch optische Auswertung der REM- Aufnahmen bestimmt werden. Der größte Durchmesserwert dieser Ausdehnungsfläche wird als Di angesehen. Für die in den REM- Aufnahmen als diskrete strukturelle Einheiten detektierbaren Agglomerate lässt sich der jeweilige Wert für Di bestimmen.
Gemittelt über viele Agglomerate erhält man <Di>. In Abhängigkeit von der Agglomeratgröße kann der Fachmann eine geeignete
Vergrößerung auswählen, um eine entsprechende optische Auswertung und damit eine Bestimmung des mittleren Agglomeratdurchmessers anhand der REM- Aufnahme durchzuführen. Bevorzugt wird die gleiche Vergrößerung wie bei der Bestimmung von <di> gewählt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis von <di> zu <Di> 0,05-1,5, bevorzugter 0,1-1,0, noch bevorzugter 0,1-0,5.
Durch ein geeignetes Verhältnis von mittlerer Spaltenbreite der Agglomeratschicht ALI und mittlerem Agglomeratdurchmesser können Eindringvermögen eines nachträglich aufgebrachten Materials und kohäsive Belastbarkeit der beabstandeten Agglomerate, insbesondere gegen Seitenkräfte, optimiert werden.
Eine beispielhafte Agglomeratmorphologie, die sich zumindest abschnittsweise nach oben verbreitert, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Weiterhin zeigt Fig. 1 den
Durchmesser Di eines auf einem Trägermaterial aufgebrachten Agglomerats, der in einer REM- Aufnahme als Durchmesser seiner maximalen Ausdehnungsfläche erscheint, den Agglomeratdurchmesser D0, der unterhalb der Schichtoberfläche auftritt und geringer als Di ist, sowie die Spaltenbreite di zwischen zwei
benachbarten Agglomeraten.
Dieselben Maße zeigt beispielhaft Fig. 2, welche eine REM- Aufnahme der
Bruchkante einer solchen Ιμηι-dicken Schicht ALI auf Glas zeigt. Die auf der Oberfläche des Trägermaterials vorliegenden Agglomerate sind bevorzugt über eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung PECVD herstellbar. Solche über PECVD herstellbare Agglomerate können aus polymeren Materialien, welche aus organischen und/oder metallorganischen
Ausgangsverbindungen bzw. Monomeren erhältlich sind, gebildet sein.
Geeignete organische bzw. metallorganische Ausgangsverbindungen bzw.
Monomere, mit denen sich über PECVD polymere Materialien herstellen lassen, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Als geeignete Monomere können z.B.
Kohlenwasserstoffe, Alkoholate, Acetylacetonate oder Alkylverbindungen geeigneter Metalle (z.B. Ti, Zn, Sn, Ta, Si, etc.), Siloxane (wie z.B.
Hexamethylsisiloxan (HMDSO)), Silazane, Metallcarbonyle oder vergleichbare Verbindungen, optional in Kombination mit Reaktivgasen (wie Sauerstoff,
Wasserstoff und/oder Stickstoff) und/oder Inertgasen (wie Argon, Helium), oder Gemische dieser Monomere genannt werden. Diese über PECVD erhältlichen polymeren Materialien werden auch als „Plasmapolymere" bezeichnet.
Geeignete anorganische Materialien, aus denen die Agglomerate des
nanostrukturierten Schichtsystems gebildet sein können, sind z.B. Oxide, Nitride, Oxynitride, Carbide oder Gemische oder Mischphasen dieser Materialien.
Substrate, die für ein Beschichtungsverfahren, insbesondere ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (PECVD) geeignet sind, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Bei dem Substrat kann es sich z.B. um ein Metallsubstrat, Kunststoffsubstrat, Keramiksubstrat, Glassubstrat, Kohlenstoffsubstrat, oder eine Kombination dieser Substratmaterialien handeln. In Abhängigkeit von dem spezifischen
Verwendungszweck des nanostrukturierten Schichtsystems kann das Substrat eine starre Platte oder alternativ auch eine flexible Folie sein.
Optional können auf dem Substrat eine oder mehrere Schichten aufgebracht sein. Dabei kann es sich um eine oder mehrere Funktionsschichten (z.B. zur Optimierung von Eigenschaften wie Haftung, Härte, Optik, Leitfähigkeit etc.) bzw. auch strukturierte oder texturierte Schichten (erhältlich z.B. durch Lithographie, Prägen, Ätzen oder auch durch vakuumtechnische Verfahren wie Sputtern, PECVD oder Plasmaätzen) handeln. Diese zusätzlichen Schichten können auf dem Substrat durch herkömmliche, dem Fachmann bekannte Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Beispielsweise können eine oder mehrere dieser optionalen Schichten durch PECVD aufgebracht werden. Hinsichtlich geeigneter Ausgangsverbindungen/Monomere und Materialien für PECVD kann auf die obigen Anmerkungen verwiesen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Trägermaterial ein Substrat und ein oder mehrere auf dem Substrat angebrachte Substrat-Schichten, wobei die mit der ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt stehende Substrat-Schicht SLl bevorzugt ebenfalls eine über PECVD herstellbare Schicht („PECVD-Substratschicht") ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine geschlossene PECVD-Substratschicht. Sofern diese PECVD-Substratschicht SLl aus Agglomeraten aufgebaut ist, die sich in einer REM- Aufnahme erkennen lassen, sind diese Agglomerate im Unterschied zur ersten Agglomeratschicht ALI bevorzugt überwiegend in Kontakt miteinander, so dass eine im Wesentlichen geschlossene PECVD-Substratschicht SLl vorliegt, bei der bevorzugt <di>/<Di> < 0,01 , bevorzugter < 0,001 ist. Die Größen <di> und <Di> haben hinsichtlich dieser Substrat-Schicht SLl die gleiche Bedeutung wie in der ersten Agglomeratschicht ALI . Wie nachfolgend noch eingehender erörtert werden wird, erfolgt die Herstellung einer solchen geschlossenen Substrat-Schicht SLl bevorzugt zeitlich überlappend (z.B. zeitgleich) mit der Herstellung der ersten Agglomeratschicht ALI in einem Verfahrensschritt, bevorzugt einem PECVD-
Verfahrensschritt. Dies führt zu einer verbesserten Verankerung der Agglomerate auf der Oberfläche der obersten Substratschicht.
Bevorzugt weist die auf dem Trägermaterial vorliegende erste Agglomeratschicht ALI eine mittlere Höhe <H> im Bereich von 50-1500 nm auf. Die mittlere Höhe <H> wird im Bruchkantenbild im REM oder durch einen Interferometer bestimmt. Ein solches Bruchkantenbild ist in Figur 2 gezeigt.
Wenn die mittlere Höhe <H> der ersten Agglomeratschicht ALI in etwa um den Faktor 1,5-3 größer ist als der mittlere Durchmesser <Di> der Agglomerate, kann die mechanische Stabilität der Agglomerate weiter optimiert werden. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die mechanische Stabilität eines Kompositmaterials, das die erfindungsgemäße nanostrukturierte Schicht umfasst, aus. Bevorzugt liegt das Verhältnis von <H> / <Di> im Bereich von 0,5 bis 5, bevorzugter im Bereich von 1,5 bis 3.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das nanostrukturierte Schichtsystem nur eine als Haftvermittler zwischen Trägermaterial und nachträglich aufgebrachtem Material fungierende Agglomeratschicht ALI aufweist. Alternativ können auf dieser ersten Agglomeratschicht ALI weitere Partikel- bzw.
Agglomeratschichten aufgebracht sein, wobei es sich ebenfalls um die bereits oben beschriebenen Agglomerate oder alternativ um andere Agglomerat- bzw.
Partikelschichten handeln kann.
Sind auf der ersten Agglomeratschicht ALI weitere Partikel- bzw.
Agglomeratschichten aufgebracht, weisen diese eine ausreichende Porosität auf, so dass eine nachträglich aufgebrachte Polymerschmelze noch bis zur ersten
Agglomeratschicht ALI durchdringen, in deren Kavitäten eindringen und diese ausfüllen kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die erste, unmittelbar auf dem Trägermaterial aufgebrachte Agglomeratschicht ALI entscheidend ist für die Haftvermittlung zwischen Trägermaterial und nachträglich aufgebrachtem Polymer, so dass die Eigenschaften weiterer Partikelschichten über einen breiteren Bereich variiert werden können. Wichtig ist in erster Linie nur, dass diese weiteren Partikelschichten eine Porosität aufweisen, die ein Durchdringen der Polymerschmelze bis zur ersten Agglomeratschicht ALI und deren Kavitäten ermöglicht. Diese zusätzlichen Schichten können ebenfalls durch das nachfolgend beschriebene PECVD-Verfahren oder durch alternative, dem Fachmann bekannte
Abscheidungsverfahren aufgebracht werden. Die Beschaffenheit dieser zusätzlichen Schicht(en) wird bevorzugt so ausgewählt, dass deren Oberflächenenergie an ein anschließend aufzubringendes Polymermaterial angepasst ist, um so eine möglichst gute Benetzung zu gewährleisten. Die Anpassung der Oberflächenenergie kann beispielsweise durch Anpassung des Monomers bei der Herstellung der Agglomerate; und/oder Behandlung mit einem Gasplasma erfolgen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die erste
Agglomeratschicht ALI nur auf einer Seite des Trägermaterials angebracht ist.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Trägermaterial des nanostrukturierten Schichtsystems sowohl auf seiner Vorderseite als auch auf seiner Rückseite die erste Agglomeratschicht ALI aufweist. Letztere Variante, d.h. Agglomeratschicht ALI auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials, kann beispielsweise als
Haftvermittlerplatte oder Haftvermittlerfolie fungieren, wenn die nanostrukturierte Oberfläche eine Haftvermittlung zwischen Polymeren bewirken soll, die für eine Plasmabeschichtung nicht zugänglich sind.
In einer spezifischen Ausführungsform weist das Trägermaterial des
nanostrukturierten Schichtsystems ein Substrat, eine Haftschicht (bevorzugt eine temporäre Haftschicht) sowie eine Funktionsschicht auf. Das Substrat kann starr oder auch flexibel (z.B. in Form einer Folie) ausgestaltet sein. Bei der Funktionsschicht kann es sich beispielsweise um eine die Katzfestigkeit erhöhende Schicht (z.B.
anorganische Oxid- oder Nitridschicht, Schicht aus organisch-anorganischem
Hybridmaterial) handeln. Auf dem Trägermaterial, d.h. entweder unmittelbar auf der die Kratzfestigkeit erhöhenden Schicht oder auf einer weiteren Zwischenschicht, wird die erste Agglomeratschicht ALI aufgebracht.
Eine solche Ausgestaltung des nanostrukturierten Schichtsystems kann
beispielsweise als Transferfolie oder Transferplatte eingesetzt werden. Die Transferfolie wird auf der Seite der nanoskaligen Agglomeratschicht ALI mit dem Polymer bzw. Polymerlack infiltriert, beschichtet und verbunden, danach wird die Transferfolie abgezogen, was durch die schlechtere Haftung der temporären Haftschicht möglich wird. Damit können Kunststoffbauteile wie z.B. ein PMMA- Bauteil ganz oder teilweise mit einer sehr guten Kratzfestbeschichtung versehen werden, was im direkten Plasma-CVD nicht möglich ist.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung ein
Kompositmaterial, umfassend das oben beschriebene nanostrukturierte
Schichtsystem und ein auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachtes und an diesem anhaftendes Material, welches zumindest mit einem Teil der durch die Spalten gebildeten Kavitätsoberfläche der Agglomeratschicht ALI in Kontakt steht.
Bei dem auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachte und an diesem anhaftenden Material kann es sich um ein Polymer, ein Metall bzw. eine
Metalllegierung, ein anorganisches Material, ein organisch-anorganisches
Hybridmaterial, oder ein Gemisch davon handeln.
Bei dem auf dem nanostrukturierten Schichtsystem vorliegenden Polymer kann es sich um einen Thermoplasten, einen Duroplasten, ein Elastomer, oder Gemische dieser Polymere handeln. Geeignete Polymere können z.B. aus einem Polyolefm, einem Epoxidharz, einem Fluorpolymer, einem Polyamid, einem Polyacrylat, Polymethacrylat, Polycarbonat, Gummi, thermoplastischem Olefm (TPO) oder Gemischen dieser Polymere ausgewählt werden.
Ein anorganisches Material oder ein organisch-anorganisches Hybridmaterial kann beispielsweise aufgebracht werden, indem zunächst eine geeignete flüssige Vorstufe bzw. Precursor- Verbindung auf das nanostrukturierte Material aufgebracht wird und diese flüssige Vorstufe, nachdem sie ausreichend tief in die Spalten bzw. Kavitäten der ersten Agglomeratschicht AL 1 eingedrungen ist, durch geeignete
Verfahrensschritte wie z.B. einen Sol-Gel-Prozess verfestigt bzw. ausgehärtet wird.
Bei dem auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachten Material kann es sich auch um Stoffe oder Stoffgemische mit einer bestimmten Funktionalität handeln. Solche Stoffe können allein oder in Kombination mit anderen Materialien (z.B. eine Matrix, insbesondere eine Polymermatrix, in der der Stoff gelöst oder dispergiert ist) auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebracht werden. Als mögliche Stoffe bzw. Materialien mit bestimmter Funktionalität können beispielsweise pharmazeutisch oder biochemisch wirksame Substanzen bzw.
Wirkstoffe, biologische Zellen, chemische Sensoren, UV-Absorber, selbstheilende Polymere, durch Oxidation und/oder Hydrolyse polymerisierbare Monomere, Öle (die bevorzugt hochviskos sind) und/oder Schmierstoffe, Metallpartikel (bevorzugt Metallnanopartikel) genannt werden. Wie bereits oben erwähnt, können diese Stoffe gegebenenfalls in einer geeigneten Matrix (z.B. eine Polymermatrix) gelöst oder dispergiert sein.
Die Kavitäten des nanostrukturierten Schichtsystems können in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, Materialien bzw. Stoffe wie beispielsweise die oben genannten aufzunehmen und zeitweise oder dauerhaft zu deponieren.
Folgende mögliche Anwendungen lassen sich daher mit dem nanostrukturierten Schichtsystem bzw. einem ein solches nanostrukturiertes Schichtsystem enthaltendes Kompositmaterial realisieren:
Einlagerung von Chemikalien, pharmazeutisch, medizinisch oder
biochemisch wirksamen Substanzen oder Stoffen oder Stoffgemischen. Mittels einer zusätzlich abgeschiedenen Schicht können diese Wirkstoffe gezielt über einen bestimmbaren Zeitraum wieder freigesetzt werden. Die Wirkstoffe können in einem Matrixmaterial (z.B. ein Polymer) gelöst bzw. dispergiert sein.
Aufbringen von biologischen Zellen. Das erfindungsgemäße
nanostrukturierte Schichtsystem ist für die Besiedlung mit Zellen geeignet, z.B. für Implantate oder Zellkulturen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung des nanostrukturierten Schichtsystems zur Herstellung von Implantaten und Zellkulturen.
Verwendung als physikalische bzw. biochemische Sensoren durch gezielte Dimensionierung und Funktionalisierung - z.B. Hydrophil/hydrophil oder ambipolar -von Kavitäten und gezielte Dimensionierung der Poren in der Deckschicht, sowie Funktionalisierung deren Oberfläche.
Analog hierzu Einlagerung von chemischen Substanzen, die als chemische Sensoren dienen.
Analoge Verwendung solcher Strukturen als Medium zur Stofftrennung (z.B. strömender Flüßigkeiten).
Einlagerung von UV- Absorbern zum Schutz vor Bewitterungsschäden (insbesondere bei Kratzfestschichten auf PC) - Bevorzugt wird das
Kompositmaterial anschließend mit einer Barriereschicht bzw.
Kratzfestschicht versiegelt werden. Eine solche Barriereschicht kann beispielsweise durch PECVD aufgebracht werden.
Einlagerung z.B. von selbstheilenden Polymeren bzw. von durch Oxidation bzw. Hydrolyse polymerisierbaren Monomeren in die Nanoschicht zur Herstellung einer selbstheilenden Oberfläche. Anschließend wird bevorzugt mit einer Barriereschicht (bevorzugt über PECVD) versiegelt. Bei Verletzung wird die Oberfläche durch die eingelagerten Polymere/Monomere wieder von selbst verschlossen.
Einlagerung z.B. von hochviskosen Ölen oder Schmierstoffen zur Herstellung einer permanenten Schmierung und/oder Gas/Vakuum/Medien- Abdichtung (z.B. für Wellenlager). Optional partielle Überbeschichtung. Einlagerung von Metall-Partikeln wie z.B. Edelmetallpartikeln in die
Nanostruktur, z.B. durch Zugabe entsprechender Ausgangsverbindungen gegen Ende des PECVD-Prozesses, zur Herstellung von Katalysatoren (z.B. Pd-Katalysator-Membranen für Brennstoffzellen).
- Analog Zugabe entsprechender Ausgangsverbindungen zur gezielten
Herstellung spezifisch funktionalisierten Oberflächen zum Aufbau von Mikroreaktorsystemen.
- Verwendung dieser Strukturen auf der Innenseite geschlossener
Rohr/Gefäßsysteme, z.B. von Wärmetauschern bzw. Kühlern zum Transport von Flüssigkeiten auf Oberflächen mittels Kapillareffekt /Benetzung.
- Verwendung des nanostrukturierten Schichtsystems als Antibeschlag- bzw.
Antifog-Beschichtung. Das erfindungsgemäße nanostrukturierte
Schichtsystem ist in der Lage, kondensierende Tröpfchen von Wasserdampf in den Kavitäten aufzunehmen und den Wasserdampf zeitlich gestreckt unmerklich wieder abzugeben und damit die Oberfläche frei von störendem Beschlag zu halten (z.B.: für Visiere; Linsen, Streuscheiben etc.). Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Antifog- bzw. Antibeschlag-Beschichtung, die das erfindungsgemäße nanostrukturierte Schichtsystem oder Kompositmaterial enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen
nanostrukturierten Schichtsystems oder Kompositmaterials zur Herstellung einer Antifog-Beschichtung.
Das auf die nanostrukturierte Schicht aufgebrachte Material steht zumindest mit einem Teil der durch die Spalten der ersten Agglomeratschicht ALI gebildeten Kavitätsoberfläche in Kontakt und füllt daher zumindest teilweise die zwischen den beabstandeten Agglomeraten vorliegenden Zwischenräume bzw. Kavitäten aus. Da sich die Agglomerate außerdem zumindest über eine gewisse Agglomeratlänge nach oben hin verbreitern, kommt es zu einer effektiven Verhakung zwischen Polymer und nanostrukturiertem Schichtsystem (Ausbildung von Hinterschnitten). Bevorzugt stehen mindestens 50%, bevorzugter mindestens 70%, noch bevorzugter mindestens 90% oder sogar nahezu 100% der Kavitätsoberfläche der auf dem Trägermaterial vorliegenden ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt mit dem aufgebrachten Material. Unter der Kavitätsoberfläche wird diejenige Oberfläche der haftvermittelnden Agglomeratschicht ALI verstanden, die durch die dreidimensional geformten Hohlräume bzw. Spalten in dieser porösen Schicht bereitgestellt werden.
Da die Agglomeratschicht ALI als äußerst effektive Haftvermittlungsschicht zwischen Trägermaterial und einem nachträglich aufgebrachten Material wie z.B. einem Polymer fungiert, ist es auch nicht mehr notwendig, eine zusätzliche
Klebstoffschicht zwischen Trägermaterial und Materialschicht anzubringen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist daher das nanostrukturierte Kompositmaterial keine Klebstoffschicht zwischen Trägermaterial und aufgebrachter Materialschicht (z.B. Polymerschicht) auf. Bevorzugt ist das Kompositmaterial frei von Klebstoff.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des oben beschriebenen nanostrukturierten Schichtsystems als Haftvermittler zwischen einem Substrat bzw. Trägermaterial und einem nachträglich auf dieses nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachten Materials.
Hinsichtlich möglicher Materialien, die auf das Trägermaterial aufgebracht und unter Vermittlung des nanostrukturierten Schichtsystems bzw. der ersten
Agglomeratschicht ALI besonders gut auf diesem Trägermaterial haften, kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde auch festgestellt, dass das
nanostrukturierte Schichtsystem einen niedrigen Brechwert (etwa 1,3 oder weniger) aufweisen kann. Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Antireflexbeschichtung, die das oben beschriebene nanostrukturierte Schichtsystem oder Kompositmaterial enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des oben beschriebenen nanostrukturierten
Schichtsystems oder Kompositmaterials zur Herstellung einer
Antireflexbeschichtung.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen nanostrukturierten Schichtsystems, umfassend die Bereitstellung eines Trägermaterials und
die Abscheidung einer ersten Agglomeratschicht ALI auf der Oberfläche des Trägermaterials.
Bevorzugt erfolgt die Abscheidung einer ersten Agglomeratschicht ALI auf der Oberfläche des Trägermaterials durch eine plasmaunterstützte chemische
Gasphasenabscheidung PECVD.
Hinsichtlich der Eigenschaften des Trägermaterials (d.h. Substrat und optionale Schicht(en) auf diesem Substrat) und der Agglomeratschicht ALI kann an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Wie bereits oben erwähnt, können die optionalen Schichten, sofern vorhanden, auf dem Substrat durch herkömmliche, dem Fachmann bekannte Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Beispielsweise können eine oder mehrere dieser optionalen Schichten durch PECVD aufgebracht werden.
Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung sowie geeignete
Vorrichtungen zur Durchführung des PECVD-Verfahrens sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es handelt sich um eine Sonderform der chemischen
Gasphasenabscheidung (CVD), bei der die chemische Abscheidung durch ein Plasma unterstützt wird. Generell wird bei diesen Verfahren zumindest eine reaktive Ausgangsverbindung bzw. Monomer- Verbindung in gasförmigem Zustand unter ausreichender Energieeinwirkung (z.B. thermischer Energie oder auch der Energie beschleunigter Elektronen wie im Fall des PECVD-Verfahrens) mit einem
geeigneten Substrat in einer Reaktionskammer in Kontakt gebracht, so dass in Folge einer chemischen Reaktion ein Feststoff auf der Substratoberfläche ausgebildet wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, große Substratflächen in definierter Weise mit der haftvermittelnden Agglomerat- Schicht ALI zu beschichten.
Geeignete Ausgangsverbindungen bzw. Monomere, mit denen sich über PECVD polymere Materialien herstellen lassen, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es kann an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Optional können die Monomere in Kombination mit Reaktivgasen (wie Sauerstoff, Wasserstoff und/oder Stickstoff) und/oder Inertgasen (wie Argon, Helium) verwendet werden.
Liegen eine oder mehrere optionale Schichten auf dem Substrat vor, kann es bevorzugt sein, dass die Abscheidung der ersten Agglomeratschicht (bevorzugt der ersten PECVD- Agglomeratschicht) ALI erst erfolgt, wenn die Abscheidung der optionalen Schicht(en) abgeschlossen ist.
Alternativ kann es bevorzugt sein, dass die Abscheidung der Agglomerat-Schicht ALI und die Abscheidung der mit ihr in Kontakt stehenden Substratschicht SLl zeitlich überlappend (z.B. zeitgleich) erfolgen, wobei bevorzugt auch die optionale Substratschicht SLl durch die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung abgeschieden wird.
Bevorzugt werden die Prozessparameter wie Druck, Gasfluss und Leistung der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung PECVD so gewählt, dass einerseits bereits in der Gasphase eine Partikel- bzw. Agglomeratbildung stattfindet, während gleichzeitig auf dem Trägermaterial durch die PECVD eine optionale Substratschicht SL1, bevorzugt eine geschlossene Substratschicht SL1, ausgebildet wird. Sobald die bereits in der Gasphase gebildeten Partikel bzw. Agglomerate eine ausreichende Größe erreicht haben, setzen sich diese Partikel bzw. Agglomerate auf der Oberfläche der Substratschicht SL1 ab, sind hinreichend gut mit dieser verbunden bzw. in dieser verankert und wachsen dort ggf. weiter und bilden die PECVD- Agglomeratschicht ALI . Gegebenenfalls kann die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung so lange fortgesetzt werden, bis die auf der optionalen Substratschicht SL1 vorliegenden Agglomerate den oben beschriebenen Bedingungen hinsichtlich der Agglomeratschicht ALI genügen.
Dem Fachmann ist grundsätzlich bekannt, dass in Abhängigkeit von den gewählten Prozessbedingungen im PECVD-Verfahren feste geschlossene Filme auf der Oberfläche des Substrats aufwachsen können, alternativ bzw. parallel aber auch (hochviskose) Flüssigkeitsfilme und/oder„Staubpartikel" abgeschieden werden können, je nachdem wie der Plasmaabscheideprozess geführt wird (z.B. Gasfluss, Leistung, Druck etc.), und wie die geometrischen Verhältnisse in der Prozesskammer sind (z.B. Abstand Plasmaquelle - Substrat). Diese Produkte können unter bestimmten Bedingungen auch gleichzeitig abgeschieden werden. Die
Prozessbedingungen, die jeweils erforderlich sind, um eine dieser Varianten zu begünstigen, sind dem Fachmann bekannt bzw. durch Routineversuche bestimmbar. In der Regel war der Fachmann bisher ausschließlich an der Abscheidung von Funktionsschichten in Form fester geschlossener Filme interessiert (optische Schichten, kratzfeste Schichten, Korrosionsschutzschichten Permeationsbarrieren etc. etc.). Einschlüsse von Staubpartikeln oder das Auftreten eher flüssig anmutender Filme wurden als Beschichtungsfehler angesehen und wurden durch eine
entsprechende Anpassung der Prozessführung vermieden, z.T. verbunden mit erheblichem Aufwand. Beispielhaft werden nachfolgend bevorzugte Prozessbedingungen für eine PECVD mit Siloxanen wie z.B. Hexamethyldisiloxan als Ausgangsverbindung bzw.
Monomer in einer für diese Bedingungen geeigneten Anlage angegeben, die es ermöglichen, dass zeitlich überlappend mit der Ausbildung einer obersten optionalen Substratschicht SLl durch PECVD die Abscheidung der ersten Agglomerat-Schicht ALI auf dieser optionalen Schicht SLl erfolgt.
PECVD-Mikro wellenanlage: Mikrowellen-Duoline-Plasmabeschichtungsanlage mit einer aktiven Plasmafläche von 20 x 20 cm, bestehend aus vier zu einem Array angeordneten Plasma-Quarzröhren, einer nutzbaren Beschichtungsfläche von 18 x 18 cm, einer unter den Quarzröhren liegenden unteren Gasdusche und einem Abstand zwischen der Oberkante der Quarzröhren und der über den Quarzröhren gehalterten Substratoberfläche von 95 mm. Außerdem ein Vakuum-Pumpstand, bestehend aus einer Roots-Pumpe (Saugvermögen 250 m3/h) und einer Drehschieberpumpe (Saugvermögen 65 m3/h), der über einen DN63 Flansch der Plasmaquelle gegenüberliegend, über dem Substrat an den Rezipienten angeschlossen ist.
Bevorzugt liegt der Gasfluss des Monomers im Bereich von 50 bis 500 sccm, bevorzugter im Bereich von 100 bis 300 sccm. Bevorzugt liegt der Gasfluss des Reaktivgases oder Hilfsgases (z.B. Sauerstoff, Argon,...) im Bereich von 100 sccm bis 5 slm, bevorzugter im Bereich 500 sccm bis 3 slm.
Bevorzugt liegt der Druck (in der PECVD-Vorrichtung) im Bereich von 0,05 mbar bis 2,0 mbar, bevorzugter im Bereich von 0,2 bis 1,0 mbar.
Bevorzugt liegt die (Plasma-)Leistung im Bereich von 2 bis 4 kW cw, bevorzugter im Bereich von 3,0 bis 3,5 kW cw.
Andere PECVD-Mikrowellenanlagen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendbar. Gegebenenfalls müssen die oben angegebenen Parameter (Gasfluss, Druck, Plasmaleistung, etc.) dann entsprechend abgeändert werden, um die erfindungsgemäße Agglomerat-Schicht ALI auf dem Trägermaterial zu realisieren.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann optional vor der Abscheidung der ersten Agglomeratschicht ALI eine Vorbehandlung der Oberfläche des Trägermaterials durchgeführt wird, und/oder eine Haftvermittlungsschicht auf der Oberfläche des Trägermaterials angebracht wird. Die Vorbehandlung kann z.B. mittels eines Plasmas durchgeführt werden. Eine Haftvermittlungsschicht kann z.B. durch PECVD aufgebracht werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Kompositmaterials, umfassend:
die Bereitstellung des oben beschriebenen nanostrukturierten Schichtsystems, in Kontakt bringen des nanostrukturierten Schichtsystems mit einem flüssigen Material oder einer flüssigen Vorstufe eines Materials.
Bevorzugt erfolgt die Bereitstellung des oben beschriebenen nanostrukturierten Schichtsystems durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung
PECVD.
Hinsichtlich möglicher Materialien, die auf das Trägermaterial aufgebracht und unter Vermittlung des nanostrukturierten Schichtsystems bzw. der ersten
Agglomeratschicht ALI besonders gut auf diesem Trägermaterial haften, kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Bei der flüssigen Vorstufe eines Polymermaterials kann es sich z.B. um organische Ausgangsverbindungen handeln, die erst noch einer Polymerisation bzw. Vernetzung unterzogen werden müssen, um die Polymerkomponente des Kompositmaterials zu bilden. Die Verfestigung des flüssigen Polymermaterials bzw. der flüssigen Vorstufe eines Polymermaterials kann z.B. durch Temperaturänderung (z.B. Abkühlen der
Polymerschmelze oder auch Temperaturerhöhung zur Aushärtung eines Harzes oder Vulkanisats) erfolgen.
Bei der flüssigen Vorstufe des anorganischen Materials oder des organischanorganischen Hybridmaterials kann es sich beispielsweise um solche Verbindungen handeln, die sich über einen Sol-Gel-Prozess zu dem anorganischen Material bzw. dem organisch-anorganischen Hybridmaterial umsetzen lassen.
Um eine möglichst gute Benetzung des nanostrukturierten Schichtsystems mit dem flüssigen Material bzw. der flüssigen Materialvorstufe zu erzielen, kann es bevorzugt sein, dass vor dem in Kontakt bringen des nanostrukturierten Schichtsystems mit dem Material oder der Vorstufe des Materials eine weitere Schicht, z.B. durch PECVD, auf dem nanostrukturierten Schichtsystem aufgebracht wird, deren
Oberflächenenergie an das anschließend aufzubringende Material bzw. die anschließend aufzubringende Vorstufe des Materials angepasst ist.
In den nachfolgend beschriebenen Beispielen wird die Herstellung eines
erfindungsgemäßen nanostrukturierten Schichtsystems eingehender erläutert.
In einer Reaktionskammer ist das Substrat in einem Substrathalter angebracht.
Objektträgerglas, Edelstahl und Polycarbonat (PC) wurden als Substrate verwendet. Für die Herstellung eines nanostrukturierten Schichtsystems mit hydrophober
Oberfläche enthielt das Prozessgas ausschließlich Hexamethyldisiloxan (optional noch Argon), während für die Herstellung einer amphiphilen Probe das Prozessgas zusätzlich Sauerstoff (und optional Argon) enthielt. Die Zuführung des Prozessgases erfolgte über eine untere Zuleitung und eine untere Gasdusche (unterhalb der Plasmaquelle). Alternativ oder zusätzlich kann die Zuführung des Prozessgases auch über eine obere Zuleitung und eine obere Gasdusche (oberhalb der Plasmaquelle) erfolgen.
In der Reaktionskammer sind außerdem Mikrowellenantennen und Quarzröhren zur Erzeugung des Plasmas angebracht.
Der Abstand untere Gasdusche/Oberkante der Quarzröhren betrug 46 mm. Der Durchmesser der Quarzröhren betrug 15 mm und der Abstand h von Oberkante der Quarzröhren/Substratoberfläche betrug 95 mm.
Über eine Ableitung ist die Reaktionskammer mit einer Vakuumpumpe verbunden. Saugvermögen/Vakuumpumpstand: 250 m3/h, angeschlossen durch ein DN63- Absaugrohr, wodurch der nachfolgend angegebene Prozessdruck realisiert wird.
Folgende Prozessparameter wurden bei der Herstellung der nanostrukturierten Schicht mit amphiphiler Oberfläche verwendet:
Beschichtungszeit t=25 s
Mikrowellenleistung P = 2 x 1 ,5 kW cw
Gasflüsse:
Sauerstoff: 2,400 SLM
HMDSO: 0,200 SLM
Anfangsdruck p(start) = 0,70 mbar
Enddruck p(end) = 0,85 mbar
Oberflächentemperatur des Substrats:
Starttemperatur To = 25 °C
Endtemperatur T(end) = 50°C Mit diesen Prozessparametern wurde auf dem Substrat eine amphiphile Schicht von Polyorganosiloxan- Agglomeraten mit einer Schichtdicke von 200 nm erzeugt.
Eine REM- Aufnahme dieser Probe ist in Figur 3 gezeigt. Anhand der optischen Auswertung dieser REM- Aufnahme ergibt sich eine mittlere Spaltbreite <di> im erfindungsgemäßen Bereich.
Das Verhältnis von <di> zu <Di> liegt im Bereich von 0,05-1,5. Für diese amphiphile Schicht betrugen die Kontaktwinkel gegenüber Wasser, Dijodmethan und Paraffinöl jeweils 0°.
Auf das oben beschriebene nanostrukturierte Schichtsystem mit amphiphiler Oberfläche wurde geschmolzenes Polypropylen aufgebracht. Da die Agglomerate beabstandet sind, kann die Polymerschmelze in die dadurch bereitgestellten
Hinterschnitt-bildenden Kavitäten einfließen und sich dort verhaken. Nach der Verfestigung des Polymers werden Haftwerte erreicht, die der inneren Kohäsion von Polypropylen vergleichbar sind. Ohne eine solche haftvermittelnde Schicht der Polyorganosiloxan- Agglomerate beträgt die Haftung von PP auf Metall oder Glas nahezu Null.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine REM- Seitenansicht einer Bruchkante eines Materials, bei dem flüssiges Polypropylen (PP) auf eine erfindungsgemäße
Agglomeratschicht aufgetragen wurde (Substrat: Glas) und in die Spalten dieser Schicht eingedrungen ist, wobei an dem verfestigten Polypropylen anschließend so stark gezogen wurde, dass ein Adhäsionsversagen gerade begonnen hat, wie in den REM- Aufnahmen anhand der Fadenbildung zu erkennen ist.
Man erkennt, wie das PP tief in die Agglomerat-Schicht ALI eingedrungen ist und sich mit den Agglomeraten mechanisch verzahnt hat. Die vorhandenen Kavitäten in der Agglomeratschicht wurden fast vollständig von dem PP ausgefüllt. Das
Haftungsversagen ist hier bei entsprechenden Abzugskräften auf ein
Kohäsionsversagen des PP selbstzurückzuführen (unter Fadenbildung), nicht auf ein Versagen der PECVD-Agglomeratschicht oder auf eine adhäsive Trennung der Grenzschicht Kavitätsoberfläche/PP oder ein Versagen der Grenzschicht
Glassubstrat/nanostrukturierte PECVD-Schicht.
Ein solches Abzugs-Bruchbild (Fadenbildung beim Abzug) ist charakteristisch für die erfindungsgemäße nanostrukturierte Schicht, wenn ein Polymer wie PP in die Schicht eingeschmolzen und nach dem Erkalten wieder abgezogen wird. Auch nach dem Abriss bzw. Abzug einer solchen Polymerschicht verbleibt noch
Polymermaterial in den Spalten bzw. Kavitäten dieser nanostrukturierten Schicht.
Um den Einfluss von Agglomeratgröße und Agglomeratabstand auf die
Haftvermittlung zwischen Substrat und aufgebrachtem Polymer zu verdeutlichen, wurden Vergleichsschichten mit unterschiedlicher Topologie, aber ähnlicher S chichtchemie/ S chichtzusammensetzung hergestellt.
In der Vergleichsprobe 1 , deren REM- Aufnahme in Figur 4 gezeigt wird, liegt eine „praktisch dichte" Schicht von Polyorganosiloxan- Agglomeraten vor. Da die auf dem Substrat aufgebrachten Agglomerate dicht gepackt und in Kontakt zueinander sind, sind <di> und somit auch das Verhältnis <di>/<Di> ~ 0. Beim Aufbringen einer chemisch inaktiven Polymerschmelze (z.B. PP) auf diesen Film zeigt sich, dass das Polymer nicht in interpartikuläre Zwischenräume eindringen und mit der Schicht verzahnt werden kann. Haftung des Polymers auf dem Substrat ~ 0.
In der Vergleichsprobe 2, deren REM- Aufnahme in Figur 5 gezeigt wird, liegt eine völlig geschlossene,„dichte" Polyorganosiloxanschicht vor: Selbst mit der größtmöglichen REM- Auflösung sind keinerlei Spalten, Porositäten oder Löcher bzw.„Pinholes" mehr auszumachen. Für die meisten Anwendungen war bisher genau so eine Schichtmorphologie das Ziel des Beschichters.
Hier gilt exakt: <di> = 0, und somit ist auch das Verhältnis <di>/<Di> = 0. Haftung eines chemisch inaktiven Polymers (z.B. PP) auf dem Substrat ~ 0.

Claims

Ansprüche
Ein poröses, nanostrukturiertes Schichtsystem, umfassend
ein Trägermaterial, das ein Substrat aufweist, auf dem optional eine oder mehrere Schichten aufgebracht sein können,
auf dem Trägermaterial zumindest eine erste poröse, Spalten aufweisende Agglomeratschicht ALI, die beabstandete, sich nach oben zumindest abschnittsweise verbreiternde Agglomerate umfasst, wobei die poröse, Spalten aufweisende Agglomeratschicht ALI aufgrund der beabstandeten Agglomerate eine mittlere Spaltenbreite <di> im Bereich von 3-500 nm, bestimmt an einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme in Draufsicht, aufweist.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß Anspruch 1, wobei die
Agglomerat-Schicht ALI durch plasmaunterstützte chemische
Gasphasenabscheidung (PECVD) erhältlich ist.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Agglomerate der ersten Agglomeratschicht ALI einen mittleren Durchmesser <Di> im Bereich von 10-1000 nm, bestimmt an einer
rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme in Draufsicht, aufweisen.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei das Verhältnis von <di> zu <Di> 0,05-1,5 beträgt.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei auf dem Substrat eine oder mehrere Substratschichten aufgebracht sind und es sich bei der mit der ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt stehenden Substratschicht SL1 um eine geschlossene Schicht handelt.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei die auf dem Trägermaterial vorliegende erste Agglomeratschicht ALI eine mittlere Höhe <H> im Bereich von 50-1500 nm aufweist.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei die mittlere Höhe <H> der ersten Agglomeratschicht ALI um den Faktor 1,5-3 größer ist als der mittlere Durchmesser <Di> der Agglomerate der ersten Agglomeratschicht ALI .
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei die erste Agglomeratschicht ALI sowohl auf der
Vorderseite wie auch der Rückseite des Trägermaterials vorliegt.
Das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei das Trägermaterial des nanostrukturierten Schichtsystems zusätzlich zu dem Substrat eine temporäre Haftschicht sowie eine
Funktionsschicht aufweist.
Ein Kompositmaterial, umfassend das nanostrukturierte Schichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1-9 und ein auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachtes und an diesem anhaftendes Material, welches zumindest mit einem Teil der durch die Spalten gebildeten Kavitätsoberfläche der ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt steht.
Das Kompositmaterial nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachten und an diesem anhaftenden Material um ein Polymer, ein Metall, eine Metalllegierung, ein anorganisches Material, ein organisch-anorganisches Hybridmaterial, oder ein Gemisch davon handelt. Das Kompositmaterial nach Anspruch 10 oder 11, wobei das auf das nanostrukturierte Schichtsystem aufgebrachte und an diesem anhaftende Material pharmazeutische oder biochemische Wirkstoffe, biologische Zellen, chemische Sensoren, UV-Absorber, selbstheilende Polymere, durch
Oxidation und/oder Hydrolyse polymerisierbare Monomere, Öle und/oder Schmierstoffe, Metallpartikel, oder ein Gemisch dieser Stoffe enthält.
Das Kompositmaterial gemäß einem der Ansprüche 10-12, wobei mindestens 50% der Kavitätsoberfläche der ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt mit dem aufgebrachten Material stehen.
Ein Verfahren zur Herstellung des nanostrukturierten Schichtsystems gemäß einem der Ansprüche 1-9, umfassend
die Bereitstellung eines Trägermaterials und
die Abscheidung einer ersten Agglomerat-Schicht ALI auf der
Oberfläche des Trägermaterials.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Abscheidung der ersten
Agglomeratschicht ALI auf der Oberfläche des Trägermaterials durch eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung PECVD erfolgt.
Das Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei auf dem Substrat des Trägermaterials eine oder mehrere Substrat-Schichten aufgebracht werden, die mit der ersten Agglomeratschicht ALI in Kontakt stehende
Substratschicht SLl eine geschlossene Substratschicht ist, und die
Abscheidung der geschlossenen Substratschicht SLl zeitlich überlappend mit der Abscheidung der Agglomeratschicht ALI erfolgt, wobei die geschlossene Substratschicht SLl ebenfalls bevorzugt durch die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung PECVD aufgebracht wird. Ein Verfahren zur Herstellung des Kompositmaterials nach einem der Ansprüche 10-13, umfassend:
die Bereitstellung des nanostrukturierten Schichtsystems gemäß einem der Ansprüche 1-9,
in Kontakt bringen des nanostrukturierten Schichtsystems mit dem flüssigen Material oder einer flüssigen Vorstufe des Materials.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei vor dem in Kontakt bringen des nanostrukturierten Schichtsystems mit dem flüssigen Material oder der flüssigen Vorstufe des Materials eine weitere Schicht auf dem
nanostrukturierten Schichtsystem aufgebracht wird, deren Oberflächenenergie an das anschließend aufzubringende Material bzw. die anschließend aufzubringende Vorstufe des Materials angepasst ist.
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