[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ultrahydrophoben
Oberfläche auf Aluminium als Trägermaterial sowie die Verwendung dieser Oberfläche.
Bei dem Verfahren wird die Oberfläche eines Aluminiumsubstrats mit einer periodischen
Mikrostruktur mit einer Tiefe von 1 bis 1000 pm versehen, die Oberfläche anschließend,
insbesondere durch anodische Oxidation eloxiert, gegebenenfalls in heißem Wasser behandelt,
bei einer Temperatur von 400 bis 500°C kalziniert, gegebenenfalls mit einer Haftvermittlerschicht
beschichtet und anschließend mit einer hydrophoben Beschichtung versehen.
[0002] Ultrahydrophobe Oberflächen zeichnen sich dadurch aus, daß der Kontaktwinkel eines
Tropfens einer Flüssigkeit, in der Regel Wasser, der auf der Oberfläche liegt, deutlich
mehr als 90° beträgt und daß der Abrollwinkel 10° nicht überschreitet.
[0003] Ultrahydrophobe Oberflächen mit einem Randwinkel > 150° und dem oben genannten Abrollwinkel
haben einen sehr hohen technischen Nutzen, weil sie z.B. mit Wasser aber auch mit
Öl nicht benetzbar sind, Schmutzpartikel an diesen Oberflächen nur sehr schlecht anhaften
und diese Oberflächen selbstreinigend sind. Unter Selbstreinigung wird hier die Fähigkeit
der Oberfläche verstanden, der Oberfläche anhaftende Schmutz- oder Staubpartikel leicht
an Flüssigkeiten abzugeben, die die Oberfläche überströmen.
[0004] Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, solche ultraphoben Oberflächen zur Verfügung
zu stellen. So wird in der EP 476 510 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer ultraphoben
Oberfläche offenbart, bei dem ein Metalloxidfilm auf eine Glasfläche aufgebracht und
dann unter Verwendung eines Ar-Plasmas geätzt wird. Die mit diesem Verfahren hergestellten
Oberflächen haben jedoch den Nachteil, daß der Kontaktwinkel eines Tropfens, der auf
der Oberfläche liegt, weniger als 150° beträgt.
[0005] Auch in der US 5 693 236 werden mehrere Verfahren zur Herstellung von ultraphoben
Oberflächen gelehrt, bei denen Zinkoxid Mikronadeln mit einem Bindemittel auf eine
Oberfläche gebracht werden und anschließend auf unterschiedliche Art (z.B. durch Plasmabehandlung)
teilweise freigelegt werden. Die so strukturierte Oberfläche wird anschließend mit
einem wasserabweisenden Mittel beschichtet. Auf diese Weise strukturierte Oberflächen
weisen jedoch ebenfalls nur Kontaktwinkel um bis 150° auf.
[0006] Aus der US-A-5 633 115 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bildempfangselementes
bekannt, bei dem eine Aluminiumfolie aufgerauht, anodisiert und anschließend mit einer
wässrigen Flüssigkeit behandelt wird, die eine organische Verbindung mit zumindest
einer kationischen Gruppe aufweist.
[0007] Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ultrahydrophobe Oberflächen und ein Verfahren
zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen, die bei einem 10 µl Wassertropfen,
der, auf der Oberfläche abgesetzt wird, einen Kontaktwinkel ≥ 150°, sowie bevorzugt
einen Abrollwinkel ≤ 10° aufweisen.
[0008] Als Abrollwinkel wird hier der Neigungswinkel einer grundsätzlich planaren aber strukturierten
Oberfläche gegen die Horizontale verstanden, bei dem ein stehender Wassertropfen des
Volumens 10 µl aufgrund der Schwerkraft bewegt wird, wenn die Oberfläche geneigt wird.
[0009] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung
einer ultrahydrophoben Oberfläche auf Aluminium als Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche eines Aluminiumsubstrats mit einer periodischen Mikrostruktur mit
einer Rauhtiefe von 1 bis 1000 µm, vorzugsweise von 60 bis 600 µm, versehen wird,
die Oberfläche anschließend eloxiert, bei einer Temperatur von 400 bis 500°C kalziniert,
und anschließend mit einer hydrophoben Beschichtung versehen wird.
[0010] Vorzugsweise wird das Aluminiumsubstrat nach dem Eloxieren und vor dem Kalzinieren
mit heißem Wasser behandelt. Besonders bevorzugt wird das Substrat nach dem Kalzinieren
und vor der hydrophoben oder oleophoben Beschichtung mit einer Haflvermittlerschicht
versehen.
[0011] Der Formkörper, der mit der erfindungsgemäßen Oberfläche versehen werden soll, besteht
entweder insgesamt aus Aluminium oder hat eine Oberfläche aus diesem Material. Aluminium
im Sinne der Erfindung bedeutet nicht nur reines Aluminium sondern auch Legierungen,
in denen der Aluminium Anteil > 80 Gew-%, vorzugsweise > 90 Gew-% und ganz besonders
bevorzugt ≥ 97% ist.
[0012] Diese Aluminium-Oberfläche wird zunächst mit einer künstlichen Mikrostruktur versehen.
Eine künstliche Mikrostruktur im Sinne der Erfindung weist Vertiefungen und/oder Erhebungen
auf, deren Tiefe bzw. Höhe und ggf. deren Abstand voneinander in einem Bereich von
1 bis 1000 µm lieg. Um diese gewünschte Oberflächenstruktur bereits bei der Herstellung
eines Formkörpers zu schaffen, können die Formkörper von vornherein in Formen hergestellt
werden, die das Negativ der gewünschten Oberflächenstrukturen aufweisen. Die künstlichen
Mikrostrukturen können aber auch durch mechanische Bearbeitung hergestellt oder eingebrannt
werden. Vorzugsweise weisen die Mikrostrukturen Rillen auf, die eine beliebige Querschnittsform
haben können. Ebenfalls bevorzugt sind diese Rillen näherungsweise parallel, bilden
also eine Schar von Rillen und weisen vorzugsweise einen Abstand zwischen 50 µm und
900 µm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rillen 60 bis 600 µm, besonders
bevorzugt 100 bis 300 µm tief. Ebenfalls bevorzugt ist in der Aluminiumoberfläche
eine Mikrostruktur mit zwei oder mehr sich kreuzenden Scharen von Rillen erzeugt,
wobei die Rillen einer jeweiligen Schar im wesentlichen parallel zueinander angeordnet
sind, die in zumindest zwei Richtungen und in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet
sein können.
[0013] Erfindungswesentlich ist, daß die mit der künstlichen Oberflächenstruktur versehene
Oberfläche eloxiert wird. Das Eloxieren erfolgt z.B. durch eine allgemein übliche,
dem Fachmann geläufige anodische Oxidation, wie sie z.B. von Georg Wießmeier "Monolithische
Mikrostruktur-Reaktoren mit Mikroströmungskanälen und regelmäßigen Mesoporensystemen
für selektive, heterogene katalysierte Gasphasenreaktionen", Shaker Verlag, Aachen,
1997, S. 181- 186 beschrieben wird. Diese Literaturstelle wird hiermit als Referenz
eingeführt und ist somit Teil der Offenbarung.
[0014] Nach dem Eloxieren wird die Aluminium Oberfläche gegebenenfalls mit heißem Wasser
oder Wasserdampf behandelt (gesealt). Dafür wird die Oberfläche heißem Wasser oder
Wasserdampf ausgesetzt. Vorzugsweise hat das Wasser oder der Wasserdampf eine Temperatur
von 90 bis 100°C. Ebenfalls bevorzugt wird die Oberfläche 300 bis 1000 Sekunden, ganz
besonders bevorzugt 500 bis 800 Sekunden mit heißem Wasser gesealt. Nach der Behandlung
mit heißem Wasser oder Wasserdampf wird die Probe vorzugsweise bei einem bevorzugten
Temperaturbereich von 70 bis 90°C vorzugsweise 40 bis 80 Minuten getrocknet.
[0015] Der Fachmann weiß, daß die Heißwasserbehandlung auch mit einem Wasser/Lösungsmittel-Gemisch
durchgeführt werden kann, wobei die Oberfläche dann vorzugsweise dem Dampfgemisch
ausgesetzt wird.
[0016] Erfindungswesentlich wird die eloxierte Aluminium-Oberfläche nach dem Eloxieren kalziniert.
Das Kalzinieren erfolgt vorzugsweise bei 400 bis 500°C in der Gegenwart von Luft.
Die Kalzinierungsdauer beträgt vorzugsweise 4 bis 8 Stunden.
Nach dem Kalzinieren werden die so erhaltenen Oberflächen mit einem hydrophoben oder
insbesondere oleophoben Überzug versehen.
Ein hydrophobes Material im Sinne der Erfindung ist ein Material, das auf einer ebenen
nicht strukturierten Oberfläche einen Randwinkel bezogen auf Wasser von größer als
90° zeigt.
[0017] Bevorzugt weist die Ultrahydrophobe Oberfläche eine Beschichtung mit einem hydrophoben
Phobierungshilfsstoff, insbesondere einer anionischen, kationischen, amphoteren oder
nichtionischen, grenzflächenaktiven Verbindung auf.
[0018] Als Phobierungshilfsmittel sind grenzflächenaktive Verbindungen mit beliebiger Molmasse
anzusehen. Bei diesen Verbindungen handelt es sich bevorzugt um kationische, anionische,
amophotere oder nicht-ionische grenzflächenaktive Verbindungen, wie sie z.B. im Verzeichnis
"Surfactants Europa, A Dictionary of Surface Active Agents available in Europe, Edited
by Gordon L. Hollis, Royal Socity of Chemistry, Cambridge, 1995 aufgeführt werden.
[0019] Als anionische Phobierungshilfsmittel sind beispielsweise zu nennen: Alkylsulfate,
Ethersulfate, Ethetcarboxylate, Phosphatester, Sulfosucinate, Sulfosuccinatamide,
Paraffinsulfonate, Olefinsulfonate, Sarcosinate, Isothionate, Taurate und Lingninische
Verbindungen.
[0020] Als kationische Phobierungshilfsmittel sind beispielsweise quarternäre Alkylammoniumverbindungen
und Imidazole zu nennen
[0021] Amphotere Phobierungshilfsmittel sind zum Beispiel Betaine, Glycinate, Propionate
und Imidazole.
[0022] Nichtionische Phobierungshilfsmittel sind beispielsweise: Alkoxylate, Alkyloamide,
Ester, Aminoxide und Alkypolyglykoside. Weiterhin kommen in Frage: Umsetzungsprodukte
von Alkylenoxiden mit alkylierbaren Verbindungen, wie z. B. Fettalkoholen, Fettaminen,
Fettsäuren, Phenolen, Alkylphenolen, Arylalkylphenolen, wie Styrol-Phenol-Kondensate,
Carbonsäureamiden und Harzsäuren.
[0023] Besonders bevorzugt sind Phobierungshilfsmittel bei denen 1 bis 100 %, besonders
bevorzugt 60 bis 95 % der Wasserstoffatome durch Fluoratome substituiert sind. Beispielhaft
seien perfluoriertes Alkylsulfat, perfluorierte Alkylsulfonate, perfluorierte Alkylphosphonate,
perfluorierte Alkylphosphinate und perfluorierte Carbonsäuren genannt.
[0024] Bevorzugt werden als polymere Phobierungshilfsmittel zur hydrophoben Beschichtung
oder als polymeres hydrophobes Material für die Oberfläche Verbindungen mit einer
Molmasse M
w>500 bis 1.000.000, bevorzugt 1.000 bis 500.000 und besonders bevorzugt 1500 bis 20.000
eingesetzt. Diese polymeren Phobierungshilfsmittel können nichtionische, anionische,
kationische oder amphotere Verbindungen sein. Ferner können diese polymeren Phobierungshilfsmittel
Homo- und Copolymerisate, Pfropf- und Pfropfcopolymerisate sowie statistische Blockpolymere
sein.
[0025] Besonders bevorzugte polymere Phobierungshilfsmittel sind solche vom Typ AB-, BAB-
und ABC-Blockpolymere. In den AB- oder BAB-Blockpolymeren ist das A-Segment ein hydrophiles
Homopolymer oder Copolymer, und der B-Block ein hydrophobes Homopolymer oder Copolymer
oder ein Salz davon.
[0026] Besonders bevorzugt sind auch anionische, polymere Phobierungshilfsmittel, insbesondere
Kondensationsprodukte von aromatischen Sulfonsäuren mit Fonnaldehyd und Alkylnaphthalinsulfonsäuren
oder aus Formaldehyd, Naphthalinsulfonsäuren und/oder Benzolsulfonsäuren, Kondensationsprodukte
aus gegebenenfalls substituiertem Phenol mit Formaldehyd und Natriumbisulfit.
[0027] Weiterhin bevorzugt sind Kondensationsprodukte, die durch Umsetzung von Naphtholen
mit Alkanolen, Anlagerungen von Alkylenoxid und mindestens teilweiser Überführung
der terminalen Hydroxygruppen in Sulfogruppen oder Halbester der Maleinsäure und Phthalsäure
oder Bernsteinsäure erhältlich sind.
[0028] In einer anderen bevorzugten Ausführung ist das Phobierungshilfsmittel aus der Gruppe
der Sulfobernsteinsäureester sowie Alkylbenzolsulfonate. Weiterhin bevorzugt sind
sulfatierte, alkoxylierte Fettsäuren oder deren Salze. Als alkoxylierte Fettsäurealkohole
werden insbesondere solche mit 5 bis 120, mit 6 bis 60, ganz besonders bevorzugt mit
7 bis 30 Ethylenoxideinheiten versehene C
6-C
22-Fettsäurealkohole, die gesättigt oder ungesättigt sind, insbesondere Stearylalkohol,
verstanden.
[0029] Die sulfatierten alkokylierten Fettsäurealkohole liegen vorzugsweise als Salz, insbesondere
als Alkali- oder Aminsalze, vorzugsweise als Diethylaminsalz vor.
[0030] Um die Haftung des hydrophoben Überzugs auf der Oberfläche zu verbessern, kann es
vorteilhaft sein, die Oberfläche zunächst einmal mit einer Haftvermittlerschicht zu
beschichten. Zwischen der Oberfläche und dem hydrophoben Überzug wird deshalb gegebenenfalls
eine Haftvermittlerschicht aufgebracht. Als Haftvermittler kommt prinzipiell jede
dem Fachmann geläufige Substanz in Frage, die die Bindung zwischen der Oberfläche
und dem jeweiligen hydrophoben Überzug erhöht. Bevorzugte Haftvermittler, z.B. für
Thiole als hydrophober Überzug, sind Edelmetallschichten z.B. aus Au, Pt oder Ag oder
solche aus GaAs, insbesondere aus Gold. Die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht
beträgt bevorzugt von 10 bis 100 nm.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können ultrahydrophobe Oberflächen hergestellt
werden, bei denen der Kontaktwinkel eines Tropfens, der auf der Oberfläche liegt,
≥155° beträgt. Gegenstand der Erfindung sind deshalb auch die durch das erfindungsgemäße
Verfahren erhaltenen Ultrahydrophoben Oberflächen.
[0031] Diese Ultrahydrophoben Oberflächen haben unter anderem den Vorteil, daß sie selbstreinigend
sind, wobei die Selbstreinigung dadurch erfolgen kann, daß die Oberfläche von Zeit
zu Zeit Regen oder bewegtem Wasser ausgesetzt wird. Durch die Ultrmychophobe Oberfläche
rollen die Wassertropfen auf der Oberfläche ab und Schmutzpartikel, die auf der Oberfläche
nur sehr schlecht haften, lagern sich an der Oberfläche der abrollenden Topfen ab
und werden somit von der Ultrohydrophoben Oberfläche entfernt. Diese Selbstreinigung
wirkt nicht nur bei Kontakt mit Wasser sondern auch mit Öl.
[0032] Für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Oberfläche gibt es eine
Vielzahl von technischen Verwendungsmöglichkeiten. Beansprucht werden deshalb auch
die folgenden Anwendungen der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten ultraphoben
Oberflächen:
[0033] Mit der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten ultrahydrophoben Oberfläche
können Schiffsrümpfe beschichtet werden, um deren Reibungswiderstand zu reduzieren.
Eine weitere Anwendung der Ultrahydrophoben Oberfläche ist die Behandlung von Oberflächen,
auf denen kein Wasser anhaften soll, um Vereisung zu vermeiden. Beispielhaft seien
hier die Oberflächen von Wärmetauschern z.B. in Kühlschränken oder die Oberflächen
von Flugzeugen genannt.
[0034] Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Oberflächen eignen sich außerdem
zur Anbringung an Hausfassaden, Dächern, Denkmälern, um diese selbstreinigend zu machen.
[0035] Gegenstand der Erfindung ist auch ein Werkstoff oder Baustoff aufweisend eine erfindungsgemäße
Ultrahydrophobe Oberfläche.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen ultrahydrophoben
Oberfläche zur reibungsvermindernden Auskleidung von Fahrzeugkarosserien, Flugzeug-
oder Schiffsrümpfen.
[0036] Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen ultrahydrophoben
Oberfläche als selbstreinigende Beschichtung oder Beplankung von Bauten, Dächern,
Fenstern, keramischem Baumaterial, z.B. für Sanitäranlagen, Haushaltsgeräte.
[0037] Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen ultrahydrophoben
Oberfläche als rostschützende Beschichtung von Metallgegenständen.
[0038] Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Beispielen näher erläutert.
[0039] Schließlich wurde die Goldschicht der Probe 24 Stunden lang in einer Lösung von n-Decanthiol
in Ethanol (1 g/l) bei Raumtemperatur in einem geschlossenem Gefäß beschichtet, anschließend
mit Ethanol gespült und getrocknet.
[0040] Die Oberfläche weist für Wasser einen statischen Randwinkel von ≥ 160° auf. Bei einer
Neigung der Oberfläche um < 3° rollt ein Wassertropfen des Volumens 10 µl ab.
Beispiel 2
[0041] Eine Aluminiumfolie wurde gemäß Beispiel 1 eloxiert und kalziniert.
[0042] Die so behandelte Folie wurde 5 Stunden lang bei pH 7 in eine 1 Gew.-%ige Lösung
aus Fluowet PL80 der Firma Clariant (Gemisch aus fluorierten C
6-C
10-Alkylphosphonaten der allgemeinen Formel: R
fPO
3H und fluorierten (C
6-C
10-Alkylphosphinaten der allgemeinen Formel: (R
f)
x•(H)
2-x PO
2H mit x = 1 oder 2 und R
f = fluorierter C
6-C
10-Alkylrest)·getaucht und anschließend mit Wasser gespült und bei 60°C getrocknet.
[0043] Die Oberfläche weist für Wasser einen statischen Randwinkel von > 160° auf. Bei einer
Neigung der Oberfläche um < 3° rollt ein Wassertropfen des Volumens 10 µl ab.
Beispiele
Beispiel 1
[0044] In eine 0,3 mm dicke Aluminiumfolie werden parallele Rillen mit einer Tiefe von 0,2
mm geritzt. Der Abstand der Mittelachsen der Rillen zueinander beträgt 0,3 mm. Die
Rillen haben einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge von 0,1 mm.
[0045] Die so hergestellte Folie wurde in einer Apparatur bzw. in einem Gestell anodisch
Oxidiert (eloxiert), die bei Georg Wießmeier "Monolithische Mikrostruktur-Reaktoren
mit Mikroströmungskanälen und regelmäßigen Mesoporensystemen für selektive, heterogene
katalysierte Gasphasenreaktionen", Shaker Verlag, Aachen, 1997 auf Seite 181-184 beschrieben
ist.
[0046] Vor der anodischen Oxidation wurde die Folie zunächst einmal mit Tetrachlorethylen
entfettet und danach mit deionisiertem Wasser gespült. Die anodische Oxidation erfolgte
in 1,5 Gew.-%iger Oxalsäure, die konstant auf 285 K temperiert wurde. Die Anodisierungsspannung
betrug 50 V und die Andisierungsdauer 3 Stunden.
Nach der anodischen Oxidation wurde die Folie bei 450°C in der Gegenwart von Luft
6 Stunden lang kalziniert.
[0047] Das so behandelte Blech wurde mit einer etwa 50nm dicken Goldschicht durch Zerstäubung
beschichtet. Dieses Beschichtung entspricht dem Verfahren, das auch für die Präparation
in der Elektronenmikroskopie üblich und bei Klaus Wetzig, Dietrich Schulze, "In situ
Scanning Electron Microscopy in Material Research", 36-40, Akademie Verlag, Berlin
1995 beschrieben ist.
1. Verfahren zur Herstellung einer ultrahydrophoben Oberfläche auf Aluminium als Trägermaterial,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eines Aluminiumsubstrats mit einer periodischen Mikrostruktur mit
einer Tiefe von 1 bis 1000 µm, vorzugsweise von 60 bis 600 µm, versehen wird, die
Oberfläche anschließend, insbesondere durch anodische Oxidation eloxiert, gegebenenfalls
in heißem Wasser behandelt, bei einer Temperatur von 400 bis 500°C kalziniert, gegebenenfalls
mit einer Haftvermittlerschicht beschichtet und anschließend mit einer ultrahydrophoben
Beschichtung versehen wird und dass sie bei einem 10 µl Wassertropfen einen Kontaktwinkel
von ≥ 150° und einen Abrollwinkel ≤ 10° aufweist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aluminiumoberfläche eine Mikrostruktur mit Rillen erzeugt wird, die vorzugsweise
parallel zueinander angeordnet sind.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aluminiumoberfläche eine Mikrostruktur mit zwei oder mehr sich kreuzenden
Scharen von Rillen erzeugt werden, wobei die Rillen einer jeweiligen Schar im wesentlichen
parallel zueinander angeordnet sind.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aluminiumoberfläche Rillen mit einer Tiefe von 60 bis 600 µm, vorzugsweise
von 100 bis 300 µm erzeugt werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aluminiumoberfläche Rillen mit einem Abstand zwischen benachbarten Rillen
einer Schar von 50 bis 900 µm erzeugt werden.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumoberfläche nach dem Kalzinieren mit einer dünnen Edelmetallschicht als
Haftvermittlerschicht, bevorzugt einer Goldschicht, überzogen wird, insbesondere durch
Niederschlagen einer 10 bis 100 nm dicken Goldschicht.
7. Ultrahydrophobe Oberfläche erhalten durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche
1 bis 6.
8. Werkstoff oder Baustoff aufweisend eine ultrahydrophobe Oberfläche gemäß Anspruch
7.
9. Verwendung der ultrahydrophoben Oberfläche gemäß Anspruch 7 zur reibungsvermindemden
Auskleidung von Fahrzeugkarosserien, Flugzeugoder Schiffsrümpfen.
10. Verwendung der ultrahydrophoben Oberfläche gemäß Anspruch 7 als selbst reinigende
Beschichtung oder Beplankung von Bauten, Dächern, Fenstern, keramischem Baumaterial,
z. B. für Sanitäranlagen, Haushaltsgeräte.
11. Verwendung der ultrahydrophoben Oberfläche gemäß Anspruch 7 als rostschützende Beschichtung
von Metallgegenständen.
1. A process for the production of an ultrahydrophobic surface on aluminium as substrate
material, characterised in that the surface of an aluminium substrate is provided with a periodic microstructure
with a depth of 1 to 1000 µm, preferably of 60 to 600 µm, the surface is then electrically
oxidised, in particular by anodic oxidation, optionally treated in hot water, calcined
at a temperature of 400 to 500°C, optionally coated with a coupling agent layer and
then provided with an ultrahydrophobic coating and in that, relative to a 10 µm water drop, it exhibits a contact angle of ≥ 150° and a roll-off
angle of ≤ 10°.
2. A process according to claim 1, characterised in that a microstructure with grooves is produced in the aluminium surface, said grooves
preferably being arranged parallel to one another.
3. A process according to claim 1, characterised in that a microstructure with two or more intersecting bundles of grooves is produced in
the aluminium surface, the grooves in any one bundle being arranged substantially
parallel to one another.
4. A process according to claim 2 or claim 3, characterised in that grooves with a depth of 60 to 600 µm, preferably of 100 to 300 µm are produced in
the aluminium surface.
5. A process according to claim 4, characterised in that grooves with a distance of 50 to 900 µm between adjacent grooves of a bundle are
produced in the aluminium surface.
6. A process according to any one of claims 1 to 5, characterised in that, after calcination, the aluminium surface is coated with a thin noble metal layer,
preferably a layer of gold, as a coupling agent layer, in particular by deposition
of a gold layer 10 to 100 nm in thickness.
7. An ultrahydrophobic surface obtained by a process according to any one of claims 1
to 6.
8. A material or building material comprising an ultrahydrophobic surface according to
claim 7.
9. Use of the ultrahydrophobic surface according to claim 7 to provide a friction-reducing
facing for vehicle bodies, aircraft bodies or ship's hulls.
10. Use of the ultrahydrophobic surface according to claim 7 as a self-cleaning coating
or skin on buildings, roofs, windows, ceramic building materials, e.g. for sanitary
installations, household appliances.
11. Use of the ultrahydrophobic surface according to claim 7 as an antirust coating for
metallic articles.
1. Procédé pour la préparation d'une surface ultrahydrophobe sur de l'aluminium comme
matériau support, caractérisé en ce que la surface d'un substrat en aluminium est pourvue d'une microstructure périodique
avec une profondeur de 1 à 1000 µm, de préférence de 60 à 600 µm, la surface est ensuite
anodisée, en particulier par oxydation anodique, le cas échéant traitée dans l'eau
chaude, calcinée à une température de 400 à 500°C, le cas échéant revêtue d'une couche
de promoteur d'adhérence et ensuite pourvue d'un revêtement ultrahydrophobe et en ce qu'elle présente, dans le cas d'une goutte d'eau de 10 µl, un angle de contact ≥ 150°
et un angle de mouillage ≤ 10°.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise dans la surface en aluminium une microstructure avec des rainures qui sont
de préférence parallèles les unes aux autres.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise dans la surface en aluminium une microstructure présentant deux réseaux
de rainures ou plus qui se croisent, les rainures d'un réseau étant essentiellement
parallèles les unes aux autres.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on réalise dans la surface en aluminium des rainures présentant une profondeur de
60 à 600 µm, de préférence de 100 à 300 µm.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réalise dans la surface en aluminium des rainures avec une distance entre deux
rainures adjacentes d'un même réseau de 50 à 900 µm.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface en aluminium est revêtue après la calcination avec une couche mince en
métal précieux comme couche de promoteur d'adhérence, de préférence une couche d'or,
en particulier par dépôt d'une couche d'or d'une épaisseur de 10 à 100 nm.
7. Surface ultrahydrophobe obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 6.
8. Matériau ou matériau de construction présentant une surface ultrahydrophobe selon
la revendication 7.
9. Utilisation de la surface ultrahydrophobe selon la revendication 7 pour le revêtement
diminuant le frottement de carrosseries de véhicules, de coques d'avions ou de navires.
10. Utilisation de la surface ultrahydrophobe selon la revendication 7 pour le revêtement
ou le planchéiage auto-nettoyant de bâtiments, toitures, fenêtres, matériaux de construction
céramiques, par exemple pour des installations sanitaires, des appareils domestiques.
11. Utilisation de la surface ultrahydrophobe selon la revendication 7 comme revêtement
de protection contre la corrosion d'objets métalliques.