[发明专利]制造多功能材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造多功能材料的方法。更详细地，本发明涉及制造多功能材料的方法，该多功能材料甚至可容易地吸收挥发性有机化合物(VOCs)，具有大的表面积并因此表现出高的光催化活性，其具有高的涂层硬度，并表现出优异的耐热性、耐腐蚀性、耐剥离性和耐磨性。

背景技术

迄今为止，已知二氧化钛(TiO₂)(在本说明书和权利要求书中简单地称为“氧化钛”)为表现出光催化功能的物质。自二十世纪七十年代起，就尝试在金属钛的表面上形成氧化钛薄膜。已知的氧化钛薄膜形成方法包括：通过阳极化在金属钛的表面上形成氧化钛薄膜的方法；在被供给氧气的电炉中在金属钛板的表面上热形成氧化钛薄膜的方法；和在1100-1400℃的城市煤气燃烧火焰中加热金属钛板从而在金属钛板的表面上形成氧化钛薄膜的方法(见非专利文献1)。

为了产生利用其光催化功能而表现出除臭、抗菌、防雾或防污作用的光催化产品，通常通过喷涂、旋涂、浸涂或类似技术用氧化钛溶胶涂敷基体，从而形成薄膜(参见例如专利文献1-3)。但是，形成的涂膜可能会发生剥离或磨损，因此这样制造的产品难以长期使用。同时，还知道通过溅射形成光催化涂层的方法(参见例如专利文献4-5)。

还知道，当将通过任何工艺(例如CVD或PVD)产生的晶核放在包含无机或有机金属化合物的溶胶中以借此由晶核生长氧化钛晶体时，或当将溶胶涂布到晶核上然后固化和热处理以借此由晶核生长氧化钛晶体时，这样生长的氧化钛晶体是柱状的，并表现出高的光催化活性(见例如专利文献6-8)。但是，在这种情况下，柱状晶体只由置于基体上的晶种生长，因此这样生长的柱状晶体对基体的结合强度不足。因此，这样制造的光催化剂在耐久性(例如耐磨性)方面不能令人满意。

专利文献1：日本特开平09-241038号公报

专利文献2：日本特开平09-262481号公报

专利文献3：日本特开平10-053437号公报

专利文献4：日本特开平11-012720号公报

专利文献5：日本特开平2001-205105号公报

专利文献6：日本特开平2002-253975号公报

专利文献7：日本特开平2002-370027号公报

专利文献8：日本特开平2002-370034号公报

非专利文献1：A.Fujishima等人，J.Electrochem.Soc.Vol.122，No.11，1487-1489页，1975年11月

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的一个目的是提供制造多功能材料的方法，该多功能材料表现出高光催化活性，甚至可容易地吸收VOCs，其具有高的涂层硬度，并表现出优异的耐热性、耐腐蚀性、耐剥离性和耐磨性。

解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明人进行了深入研究。结果，本发明人发现，当通过将任何所需燃料的燃烧火焰直接施加到基体表面在特定条件下热处理至少其表面层由钛、氧化钛、钛合金或钛合金氧化物形成的基体时，或当在特定条件下在含氧气氛中热处理基体表面时，在表面层的内部形成具有氧化钛或钛合金氧化物形成的林立微柱的层(下文中这种层可被称为“林立微柱形成的层”)；当与表面层平行地切割林立微柱形成的层时，产生了包括基体和在基体的至少一部分上露出的由氧化钛或钛合金氧化物形成的林立微柱形成的层的材料，以及包括薄膜、位于薄膜上的大量连续小宽度突起和形成在突起上的林立微柱的材料，其中突起和微柱由氧化钛或钛合金氧化物形成并露出在薄膜上；这样产生的两种材料都为有用的多功能材料。基于这些发现完成了本发明。

因此，本发明提供一种制造多功能材料的方法，该方法特征在于包括通过将燃烧火焰直接施加到基体表面上热处理至少表面层由钛、氧化钛、钛合金或钛合金氧化物形成的基体，使得表面层的温度升高到600℃或更高，或在含氧气氛中热处理基体表面使得表面层的温度升高到600℃或更高，借此使在表面层的内部形成由氧化钛或钛合金氧化物的林立微柱形成的层；和随后通过施加例如热应力、剪切应力或拉力与表面层平行地切割由林立微柱形成的层，借此产生包括基体和在基体的至少一部分上露出的由氧化钛或钛合金氧化物形成的林立微柱形成的层的材料，以及包括薄膜、位于薄膜上的大量连续小宽度突起和形成在突起上的林立微柱的材料，其中突起和微柱由氧化钛或钛合金氧化物形成并露出在薄膜上。