[发明专利]三维微结构、具有至少两个三维微结构的装置、用于制造所述微结构的方法和所述微结构的应用

说明书

本发明涉及一种三维微结构、具有至少两个三维微结构的装置、以及用于制造所述三维微结构的方法和所述三维微结构的应用。

对于各种应用，具有非常大的表面的结构具有优势。这种类型的结构例如是多孔的结构。这样的结构的性质——例如所述结构的材料成分——仅仅能够有限地变化。

所述发明的目的是，提供一种具有非常大的表面的结构，其特性能够在一种宽范围中改变。

为了实现所述目的，提出一种三维微结构，其具有：大量的彼此邻近的或者说并列的、相对于其相应的微柱纵向伸展长度基本上彼此平行地且彼此间隔地被安置的微柱，所述微柱具有至少一种无定形的微柱材料，所述微柱各自具有一种在20至1000范围内的纵横比（Aspekt- Verh?ltnis ），并且各自具有一种在0. 1微米直至200微米范围内的微柱直径；以及在毗邻的微柱之间配设的微柱空隙，所述微柱空隙具有在所述毗邻的微柱之间从1微米至100微米范围中选出的微柱间距。在这种情况下，特别地，所述微柱直径从0.3微米至200微米的范围中选出。所述微柱的基本平行的布置在此意味着：关于所述微柱纵向伸展部的(平均的或者说一般的)取向，能够允许直至10°的偏差。

优选地，所述微柱中的至少一个微柱的所述微柱纵向伸展部从50微米直至10毫米的范围中、并且特别地从100微米直至1毫米的范围中选出。优选地，所述微柱中大量的或者所有的微柱的微柱纵向伸展部(线长度)是来自所述的范围。因此所述微柱能够是相等长度。也可考虑的是，一种微结构的所述微柱有不同的长度，由此具有不同的微柱纵向伸展部。

为了实现所述目的，也提出一种用于制造所述三维微结构的方法，其具有下列方法步骤：a) 用模板材料制备一模板，其中所述模板具有一基本与所述微结构相反的三维模板结构，所述三维模板结构具有柱状模板空腔，b) 将微柱材料安置在柱状模板空腔中，从而形成所述微柱，并且c) 至少部分地移去所述模板材料。

优选地，为了安置所述微柱材料，执行下文的进一步的步骤方法：d) 将所述微柱材料的原料引入到所述模板空腔中，和e) 将所述微柱材料的原料转化为微结构材料。

所述无定形的微柱材料是一种非单晶体材料。例如，所述微柱材料是多晶体的或者非晶体的。因此，各种任意材料可考虑用作微柱材料，例如金属、半金属和任何的无机的和有机的化合物。

按照本发明的第三方面，提出一种至少两个微结构的装置，其中，所述微结构之一的微柱被设置在另一个微结构的微柱空隙之中，反之亦然。

借助于本发明，制备一种毛刷类型的三维构造的微结构，所述微结构由（系统性地）矩阵类型地配设的、非常薄的并且同时是自支承的微柱（线体，针体）组成。所述微结构是自支承的（selbst-tragend）。它不需要用于支撑所述微结构的支撑面。所述微结构具有一种带有网目点的网目。所述网目点由所述微柱构成。这种类型的微结构此外具有一种非常大的表面。至今没有给出用于制造这种微结构的方法——所述微结构在长达1000微米或更长的线长时具有一种小于10微米的线网目。

为了制造所述微结构的基础思想在于：基于一模板(型件，模件)，制备一种与微结构相反的模板结构(型件-结构)，该模板结构具有模板空腔。所述模板空腔在其模板空腔纵向延伸长度方面基本上彼此平行地取向，并且各自具有一种在20至1000范围中的纵横比，以及各自具有一种在0.1微米至200微米的范围中的模板空腔直径。按照所述微结构，在所述毗邻的模板空腔之间的间距也为1微米至100微米。

所述模板空腔直径对应于所述微柱直径，且所述模板空腔纵向延伸部对应于所述微柱纵向伸展部。所述微柱的和所述模板空腔的所述纵横比也相互协调一致。通常，一结构的纵横比是所述结构的高度与所述结构的侧向的延展部的比率，对于一种模板空腔来说，纵横比就是所述模板空腔纵向延伸部与(平均的)模板空腔直径的比率，并且对于于一种微柱来说，纵横比就是所述微柱纵向伸展部与其(平均的)微柱直径的比率。

所述模板空腔例如利用作为原料的流态的微柱材料或者所述微柱材料的另一流态的原料来进行填充。随后在所述模板空腔中将所述流态材料转化为固态的微柱材料。就形成了所述微柱。

例如在升高的温度下，作为原料的流态的金属被引入到所述模板空腔中。随后，所述温度被降低。所述流态的金属凝固，并且形成相应的由所述金属制成的微柱。

也可考虑的是，所述模板空腔起到微反应器的作用。在此，流态的原料被引入到所述模板空腔中。随后的化学反应导致所述微柱材料的形成。该微柱材料就形成了所述微柱。