[发明专利]高表面积涂层

说明书

本申请的主题涉及涂层的生成，该涂层具有或者包括至少一个具有相对高的表面积的层，其中所述表面的面积比该表面的表观面积或投影面积更大。

在制品上设置涂层以对制品提供保护和/或特定的特征或特性是公知的，并且可以选择涂层的特定的组成和/或特征以实现特定的功能和/或性能。

在许多情况下，涂布涂层的主要目的是确保涂层的厚度和/或组成满足预定的要求，但是已知难以有效地涂布涂层，其中涂层的表面积可以增大以提供要获得的涂层的更有效的特征。

本发明的目的是提供一种具有外表面的涂层，形成该外表面以在涂层和已经涂布涂层的制品的使用中提供特定的优势。另一个目的是提供一种涂布这样的涂层的方法，其能够实现外表面的特性的形成的所需控制。

在本发明的第一方面，提供了一种制品，其具有涂布到其至少一部分上的涂层，所述涂层包括至少一个层，该层的表面积大于所述涂层的所述层的表观面积或投影面积。

在一个实施方案中，所述表面积至少比所述表观面积或投影面积大30倍。

在一个实施方案中，所述层的表观面积或投影面积使用所述层的长度和宽度来计算。当基本上平滑的时候，所述表观面积或投影面积通常可以被视为表面积。

在一个实施方案中，设置有高表面积的所述涂层的至少一个层形成所述涂层的外表面。

在一个实施方案中，所述涂层包括至少一个另外的层，其比设置有高表面积的材料的层更致密。

在另一个实施方案中，在所述涂层内设置有具有高表面积的所述层以及涂布在所述层上的至少一个材料的另外的层。

在一个实施方案中，所述涂层的晶粒尺寸在3至100nm的范围内，所述层厚度在50nm至10μm的范围内，优选在50nm至3.0μm范围内。

在一个实施方案中，所述涂层由单一元素组成。在另一个可选实施方案中，所述涂层由金属、半金属、陶瓷及其混合物的多种组合组成。

在一个实施方案中，将所述涂层涂布到所述制品以启用和/或改善所述制品在催化、光催化、抗反射、抗菌、传感器、过滤器、引火装置、疏水表面、生物医学假体和/或热屏障功能的任一种或任意组合中的用途。

在一个实施方案中，提供表面精加工以改善用于形成涂层的材料的特性。

在一个实施方案中，涂布的材料是氧化物，如氧化钛、氧化镍或氧化铜，且控制表面积，以提高涂层的亲水性。

在本发明的另一个方面，提供了涂布涂层的方法，所述方法包括以下步骤：将待涂布的制品放在固定器上，选择性地操作一个或多个材料沉积构件，以将材料从所述材料沉积构件上沉积到所述制品上以形成涂层，并且其中在涂布所述涂层的至少一个层的过程中，操作所述材料沉积构件以产生表面积大于所述层的表面的表观面积或投影面积的所述至少一个层。

在一个实施方案中，使用物理气相沉积涂布所述涂层。

在另一个实施方案中，通过使用磁控溅射以高速率沉积材料来形成涂层，从而涂布所述涂层。

通常材料从其中沉积出来的磁控管的靶和材料将被沉积到其上的制品使得溅射材料在冲击制品时的行进方向与制品的表面不为90度。在一个实施方案中冲击角度在50-70度的范围内。

通常，至少当涂布用于形成涂层的高表面积层的材料时，涂层设备中磁控管的设置以开放场或所谓的“镜像场”方式操作。

在一个实施方案中，所涂布的涂层包括镍，其中产生高表面积。在一个实施方案中，所述涂层是镍和钼的合金，例如NiMo。

在一个实施方案中，用于形成涂层的至少高表面积层的材料是金属合金，并随后对其进行处理，以除去金属合金中的元素以在高表面积涂层上产生迷宫效应，与所谓的Raney金属(M.Raney，美国专利1628190(1927)方法相似。

在一个实施方案中，所述涂层是通过在选定的气体、连续气体或气体混合物中沉积材料而涂布，从而形成所需的涂层。优选地，形成至少所述涂层的至少高表面积层的材料在存在氦气的涂布环境中涂布。

在一个实施方案中，以2.0×10^-3毫巴和1.5×10^-2毫巴之间的范围内的总压力提供所述气体，所述压力优选在1.0×10^-2毫巴至1.5×10^-2毫巴的范围内。

在一个实施方案中，在沉积材料以形成涂层的过程中所述气体压力保持为恒定值。

在一个实施方案中，在沉积材料以形成涂层的过程中所述气体压力是变化的。