EP4458478A2 - Verfahren zur herstellung eines strukturierten bauteils, sowie strukturiertes bauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines strukturierten bauteils, sowie strukturiertes bauteil Download PDF

Info

Publication number
EP4458478A2
EP4458478A2 EP24173407.8A EP24173407A EP4458478A2 EP 4458478 A2 EP4458478 A2 EP 4458478A2 EP 24173407 A EP24173407 A EP 24173407A EP 4458478 A2 EP4458478 A2 EP 4458478A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
solid particles
substrate
composite material
matrix material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24173407.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4458478A3 (de
Inventor
Ulrich Plachetka
Desislava Daskalova
Benny Ku
Jasper Ruhkopf
Aguila Flores Gonzalo
Max Christian Lemme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amo GmbH
Original Assignee
Amo GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amo GmbH filed Critical Amo GmbH
Publication of EP4458478A2 publication Critical patent/EP4458478A2/de
Publication of EP4458478A3 publication Critical patent/EP4458478A3/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2601/00—Inorganic fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2602/00—Organic fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/12—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a structured component.
  • the invention further relates to a structured component.
  • the present invention is concerned with the structuring of coated components, i.e. components in which a substrate is provided with a coating and in which a structure is or will be formed in or on the coating.
  • Coatings can be used to improve the service life, certain functions or mechanical properties of the component. For example, a coating can be used to improve corrosion, scratch or wear resistance. A coating can also influence the decorative or optical properties of the component.
  • a structure provided in or on such a coating can also provide different functions.
  • Such a structure can, for example, provide optical functions.
  • a structure can be used to guide fluids (e.g. liquids or gases) along a component surface. Structures of components can also influence their optical impression or the feel of the component. Such structures can also provide pores or pore systems.
  • Such structures can (in conjunction with a suitable coating material) promote the course of chemical reactions or catalytic processes or even make them possible in the first place.
  • a structure is introduced into the layer prior to, during and/or subsequent to the curing of the layer in order to form a structural layer from the layer.
  • the substrate can be a suitable body to which a composite material can be applied.
  • the substrate can be rigid or flexible (e.g. bendable, foldable, rollable, etc.).
  • the substrate can be a flat body, i.e. have a plane (even) surface.
  • the substrate can be in the form of a film.
  • the substrate can have a shape that differs from a flat body.
  • the substrate can have a surface profile.
  • the substrate can have a smooth surface or a rough surface in places or completely.
  • the substrate can be a three-dimensional object.
  • the substrate can be based on or made from silicon, metal, glass, ceramic or a plastic, for example.
  • the substrate can be single-layered or multi-layered.
  • the layers can be made from the same or different materials.
  • the substrate can act as a holder/carrier for a layer placed on it (or to be placed on it).
  • the substrate can be a Si or glass wafer.
  • the substrate can be designed in such a way that it can be rolled up on a roll.
  • the composite material can be in any form in which it can be applied to the substrate.
  • the composite material can be flowable, in particular liquid.
  • the flowability is provided in particular by the matrix material.
  • the solid particles can be distributed in the matrix material, for example dispersed or suspended.
  • the composite material can also be viscous.
  • the solid particles may have already been introduced into the matrix material before the composite material is applied to the substrate.
  • the composite material is then initially composed of matrix material and solid particles introduced into it.
  • solid particles can also be introduced into the matrix material when the composite material is applied to the substrate. If solid particles are only introduced into the matrix material when the composite material is applied to the substrate, it goes without saying that the "composite material" is created “in-situ” when it is applied to the substrate.
  • “Curing” can mean complete curing or partial curing. Partial curing can mean that a curing process is completed to a certain degree (in terms of time) (e.g. curing is 80% complete), while partial curing can mean that certain (local) areas of the layer are completely cured, but other areas are not yet completely cured. In this case, partial curing can therefore refer to a local curing state.
  • the process of curing means in particular the "solidification" of the layer.
  • Curing can be achieved through drying processes, for example through evaporation of solvent (which can be a component of the composite material), but also through chemical processes such as polymerization.
  • Curing can be initiated or accelerated by exposing the layer to thermal energy or irradiating it with electromagnetic radiation (of a suitable wavelength). Depending on the material, this can either trigger or accelerate curing.
  • a “structure” can be understood as a surface structure or a deep structure in the layer.
  • a structure can be regular or irregular.
  • a structure can have height structures and depth structures.
  • a structure can have patterns that repeat periodically, for example.
  • a structure can provide a surface profile.
  • a structure is formed in particular by structural elements that are arranged adjacent to one another or in a pattern. Structural elements can be arranged regularly or irregularly.
  • a structure can also be formed by different structural elements that can differ from one another, for example in their size or shape.
  • the layer mentioned can have a structure in places and no structure in places. However, the layer can also be structured throughout.
  • the structure can be introduced into the layer before it hardens.
  • the structure can be introduced into the layer particularly easily, as the composite material is easy to shape and therefore structure because it has not yet hardened.
  • the hardening takes place after the structuring.
  • a tool used for structuring remains in the layer during hardening and is only removed afterwards (in the sense of a mask).
  • the structure can also be introduced into the layer while it is curing.
  • the structure can be introduced into the layer particularly easily, as the composite material is easy to shape and thus can be structured because it has not yet fully cured.
  • Structuring during curing can be advantageous, as the medium to be structured (here the composite material) can already have a certain strength (degree of curing) and thus "flowing" as a result of shaping can be avoided/reduced. The stability during shaping can be improved in this way.
  • a simple form of structuring can be achieved by stamping or embossing, for example.
  • a stamping tool, an embossing tool or another shaping tool e.g. a mask
  • the tool can removed and the curing process can be started. It can also be planned to leave the tool in the layer during the curing process.
  • the structure can also be introduced into the layer after it has hardened. This means that the layer is already completely hardened before structuring takes place.
  • structuring is carried out in particular by material ablation, i.e. material removal.
  • Material ablation can be chemical and/or mechanical. Mechanical material ablation can be engraving, for example, but can also be carried out by laser processing (laser structuring).
  • Chemical material ablation can, for example, involve a wet-chemical process, in particular an etching or pickling process.
  • Structuring can also be carried out by partially (selectively) dissolving the composite material, e.g. with a solvent. The solvent then dissolves the matrix material, which drags along the solid particles arranged in it.
  • the method of removing matrix material from the layer can depend on the type of matrix material. If the matrix material is volatile, it can be removed by applying thermal energy (for example by liquefaction, evaporation or sublimation). The matrix material can also be removed by irradiation with electromagnetic radiation (e.g. light of a suitable wavelength), chemically or mechanically. Mechanical removal can also be achieved by laser processing.
  • thermal energy for example by liquefaction, evaporation or sublimation.
  • the matrix material can also be removed by irradiation with electromagnetic radiation (e.g. light of a suitable wavelength), chemically or mechanically. Mechanical removal can also be achieved by laser processing.
  • the at least partial removal of the matrix material from the layer also takes place before and/or during the curing of the layer (i.e. the above-mentioned step c).
  • solid particles are incorporated into the composite material. These remain in the layer after curing and at least partial removal of the matrix material. They are also contained in the structural layer, which is formed by introducing the structure into the layer.
  • the present process therefore not only enables solid particles to be introduced into a layer applied to a substrate in a gentle and environmentally friendly manner, but also solid particles to be introduced into a structured layer (structural layer).
  • the solid particles therefore enable specific properties of the layer to be set in a targeted manner, for example specific adjustment of the porosity, pore sizes (distribution), pore shapes, etc.
  • the structure introduced into the layer can give the component certain functions.
  • the process in question also enables different types of solids to be introduced into a layer.
  • the proposed method enables the tailor-made design and adjustment of certain component properties or component functionalities, namely on the one hand by the solid particles in the layer and on the other hand by the structure introduced into the layer.
  • Certain properties can be influenced by both the solid particles and the structure, other properties or functionalities only by the solid particles or the structure.
  • the structure introduced into the layer can increase the surface area of the component, which can be advantageous when used as a catalyst, in particular a photocatalyst.
  • the catalytically active (accessible) surface is thus increased.
  • the layer can be catalytically active in particular if the solid particles are made of a metal, in particular a conductor or semiconductor.
  • the structure can also increase the absorption surface for incident light.
  • the structure can also be used to provide certain optical functions. Adjustment parameters can be the layer thickness of the structural elements forming the structure, the shape of the structural elements and their dimensions.
  • the structure is a nanostructure.
  • the structural elements forming the structure are nanostructure elements.
  • Nanostructure elements have dimensions that are generally smaller than 100 nm.
  • the structural elements can also have dimensions of 100 nm or larger up to a few micrometers, and can therefore also be referred to as microstructure elements in this case.
  • Structural elements can have different shapes (regardless of their size), for example a disk shape, a rod shape, a cylinder shape, a tube shape, a pyramidal shape, a cone shape, a cuboid shape, etc.
  • structural elements can have a polygon shape or a rounded shape (e.g. circular shape, oval shape, etc.). Any other shapes are possible.
  • Structural elements can be raised in relation to the layer or the substrate.
  • a respective structural element protrudes from a surface of the layer or a surface of the substrate away from this surface. This directly increases the component surface.
  • a structural element that is raised in relation to a An arrangement of the structural elements raised on the surface can bring about advantageous optical properties. This can be used, for example, to specifically form a diffraction grating structure, a desired reflection surface structure or an optical trap.
  • the structural elements can also be embedded in the layer. For example, this can mean that the structural elements are implemented in the form of holes formed in the layer.
  • the structure can be designed in such a way that electromagnetic radiation of certain wavelengths or wavelength ranges is absorbed or reflected.
  • the structure is not absolutely necessary for the structure to be made up of only nanostructure elements or microstructure elements. A mixture of nanostructure elements and microstructure elements is also possible.
  • the structural elements can be arranged in an ordered or unordered (i.e. random) manner.
  • the structural elements can be arranged in a pattern. This can, for example, be a periodically repeating pattern.
  • the structure does not necessarily have to be made up of clearly defined structural elements such as nanostructure elements or microstructure elements.
  • the structure can also be generally designed as a nanostructure or microstructure.
  • a microstructure is a microscopically resolvable fine structure that describes, for example, the structure of a material.
  • a nanostructure describes the smallest arrangements whose size lies between microstructures and molecular structures.
  • a nanostructure can also include a fine structure.
  • a fine structure can be regular or irregular.
  • an organic material in particular an organic lacquer
  • Organic materials are based on carbon compounds.
  • the use of an organic material or an organic lacquer as the matrix material does not mean that the matrix cannot contain other components (e.g. inorganic in nature).
  • a varnish, including an organic varnish can also contain binders, film formers, non-volatile or volatile auxiliary materials, solvents (organic or water-based), pigments, fillers, etc.
  • a varnish whether organic or inorganic, can be in the form of a liquid or powder.
  • a varnish can be applied to an object such as a substrate and built up into a solid film (layer) by chemical and/or physical processes (e.g. the evaporation of a solvent).
  • the varnish can be a photoresist.
  • inorganic or organic particles are used as solid particles.
  • the solid particles can be semiconductor materials, insulating materials, or conductive materials.
  • Various of the aforementioned solid particles can also be provided.
  • the solid particles can comprise graphene.
  • the semiconductor material can be metal oxides, nitrides, carbon compounds (gC 3 N 4 ), transition metal dichalcogenides (TMDs), MXENE, etc. and their combinations.
  • the composite material is applied to the substrate by spraying, spinning, pouring, painting, printing, rinsing or by immersing the substrate in the composite material.
  • Spraying can be understood as spray coating.
  • the composite material which is in a flowable, e.g. liquid, state (the solid particles can be dispersed in the liquid matrix material), can be atomized into a mist and sprayed onto the substrate.
  • An air spray system, an ultrasonic spray system or an electrostatic spray system (so-called electrospray) can be used.
  • spin coating can be understood as “spin coating”, for example.
  • the composite material can spread itself (flow) to a certain extent on the surface of the substrate.
  • “Spreading” composite material is usually done using a spreading tool, e.g. a surface brush, a brush, a roller, a paintbrush or the like.
  • Printing can be letterpress, gravure, planographic, through-printing, pad printing, stamp printing, embossed printing, thermal direct printing, thermal transfer printing, thermal sublimation printing, screen printing or 3D printing.
  • Printing can include digital printing.
  • “Spraying” can be understood as a slot die coating (so-called “slot die”).
  • “Dipping” involves dipping a substrate into the composite material provided. This can be a dip coating.
  • the composite material can also be applied using a flooding technique (flooding the substrate with composite material).
  • the composite material can also be rolled onto the substrate.
  • the layer can be heated and/or exposed during curing.
  • the substrate together with the layer applied to it is arranged for curing in a room or container in which there is a higher temperature than room temperature (normal temperature) (heating).
  • Heating can also be carried out in a targeted manner using a heating device or heating container.
  • Heating can also be carried out by irradiation with electromagnetic radiation, e.g. by irradiation with infrared radiation.
  • Heating can enable or accelerate curing processes, e.g. by evaporating solvents.
  • Heating and exposure can also initiate or accelerate chemical curing reactions. This can, for example, provide activation energy required for a chemical reaction.
  • Exposure means irradiation with electromagnetic radiation of a suitable wavelength.
  • the matrix material is at least partially removed by thermal treatment, chemical treatment, physical treatment and/or mechanical processing of the layer.
  • thermal treatment can mean that the matrix material is exposed to an ambient temperature above room temperature (normal temperature). This can also be done in a suitable heating device or a corresponding heating container.
  • Thermal treatment can also be carried out by applying electromagnetic radiation. Depending on the wavelength of the electromagnetic radiation, thermal energy can also be introduced with the application of the radiation (e.g. when irradiating with IR radiation).
  • the application of laser radiation or electron beams can also be understood as thermal treatment, but can also be mechanical processing (laser ablation). Laser processing is therefore a hybrid of thermal and mechanical treatment or processing.
  • Chemical treatment can in particular be wet-chemical treatment, e.g. with an acid (etching), an alkali (e.g. NaOH or KOH) or another suitable agent.
  • the matrix material can also be dissolved or removed with a solvent (as a remover), for example with acetone, 1-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, etc.
  • Chemical treatment can also involve removing the matrix material by means of dry chemical combustion in oxygen plasma (so-called O 2 ashing).
  • a hybrid of chemical and physical treatment is plasma etching, which is mentioned here as an example of a possible treatment.
  • Physical treatment can be understood as simple pressure application, for example. Under a certain pressure, certain substances can evaporate.
  • Mechanical processing can be understood as milling, drilling, cutting or, as mentioned, laser processing, etc.
  • the matrix material can be completely or partially removed. If only partially removed, a portion of the matrix material remains in the layer. The porosity of the layer can be adjusted by removing the matrix material.
  • Other options for complete or partial removal of the matrix material include the following processes: material ablation (e.g. laser ablation, electron beam ablation), use of ion beams (e.g. focused ion beams, FIB for short), sputtering (e.g. Ar or He sputtering) as a purely physical process, the use of radiological radiation (e.g. alpha or beta radiation) or microwave radiation, plasma processes (e.g. reactive ion etching, RIE for short).
  • material ablation e.g. laser ablation, electron beam ablation
  • ion beams e.g. focused ion beams, FIB for short
  • sputtering e.g. Ar or He
  • a porosity in the layer is set by setting an initial proportion of solid particles in the composite material and/or by the amount of matrix material removed from the layer.
  • a targeted setting of the porosity can be important for a variety of applications, for example in catalytic applications. This is because many chemical-catalytic processes depend on the pore system, in particular the porosity.
  • the absorption of gas molecules or liquid is also influenced by the porosity.
  • a pore size distribution or certain pore shapes can also be set using this.
  • the structure in particular the nanostructure or microstructure, is introduced into the layer in such a way that it has a specific surface functionality, for example an optical functionality.
  • a surface functionality can mean a functionality of a surface in relation to the interaction with substances or environmental substances arranged on it.
  • a specific surface functionality can mean hydrophilic, hydrophobic, lipophilic, lipophobic properties of the surface.
  • the specific surface functionality can mean the wettability with certain substances. The provision of a lotus effect can be an example of a specific surface functionality.
  • Absorption properties of the structure (or the surface) in relation to the accumulation and interaction of substances e.g.
  • gases, liquids or individual molecules) or electromagnetic radiation can also provide a specific surface functionality, for example the targeted absorption of electromagnetic radiation (e.g. radar waves, microwaves, etc.) of certain wavelengths or wavelength ranges.
  • Electrical properties of the structure or surface can also provide specific surface functionalities, e.g. For example, the surface can provide transistor functionality and be activated by electromagnetic radiation. Magnetic properties can also provide specific surface functionality.
  • the material of the solid particles, the size of the solid particles, the shape of the solid particles, and/or the proportion of Solid particles in the composite material are selected such that the solid particles have a catalytic, in particular photocatalytic function, an electrically conductive function, a material transport function, and/or an electrode function.
  • the aforementioned selection of the material, size, shape and/or proportion of the solid particles in the composite material can also be made such that certain absorption properties of the structure can be provided, be this in relation to the absorption of substances (e.g. gases, liquids or individual molecules) or the absorption of electromagnetic radiation of certain wavelengths or wavelength ranges (e.g. radar waves or microwaves). This can also apply to the targeted reflection of electromagnetic radiation.
  • What is essential for the present invention is that it is precisely the interaction of the generated (macroscopic) structure with (intrinsic) properties of the introduced solid particles, i.e., for example, the material of the introduced solid particles, the size of the solid particles, the shape of the solid particles, and/or the proportion of solid particles in the composite material, that opens up the possibility of being able to tailor certain of the aforementioned properties (e.g., the specific surface functionalities mentioned).
  • different types of solid particles are used in relation to the material, size and/or shape.
  • the different types of solid particles can be present in predetermined proportions (which can differ from one another) in relation to the matrix material.
  • the use of different types of solid particles increases the multifunctional design of the component, i.e. its multifunctional usability.
  • a functional metal structure is applied to the layer, in particular by vapor deposition or sputtering, wherein the functional metal structure is formed in particular in the form of an island, and wherein the functional metal structure in particular has a plasmonic function and/or a co-catalytic function.
  • the aforementioned properties can also be achieved by the solid particles per se. can be provided, i.e. the application of a separate functional metal structure is not mandatory but only optional.
  • the functional metal structure or the solid particles can be made of gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, ruthenium, a mixture of the metals listed, or a doped semiconductor compound.
  • Gold and silver in particular have advantageous plasmonic properties.
  • the solid particles can be made of an electrochemically, in particular photoelectrochemically, active material or can provide such a layer.
  • Photoelectrochemistry deals with semiconductor-electrolyte systems when irradiated with light.
  • the semiconductor represents an electrode, as does the layer mentioned here, which together with an electrolyte forms a half-cell.
  • an electron-hole pair is formed, which is involved in a subsequent electrochemical reaction.
  • the component proposed by the invention can thus be used as an electrode in a half-cell.
  • the electrode surface forms the layer on its own, or the layer together with the structure incorporated into it. The latter also causes a more efficient (easier) formation of electron-hole pairs when irradiated with light of certain wavelengths.
  • the layer with the structure introduced therein forms an optical grating, and/or a nanoantenna structure, and/or a conductor, and/or a material transport layer, and/or an electrode.
  • An optical grating can also be called a diffraction grating.
  • the structural elements that form the structure, or the nanostructure or microstructure, form structures for the diffraction of light.
  • the nanoantenna structure can be a plasmonic nanoantenna structure.
  • Plasmonic nanoantennas are metallic structures with typical dimensions that are smaller than the wavelength of light (e.g. from a few tens or hundreds of nanometers to a few micrometers), which allow the optical radiation incident on a surface to be converted into very intense, local fields on the surface itself.
  • the electrons are excited to collective oscillations - the plasmons - which in turn can lead to high field increases at the edges of a subwavelength structure.
  • standing waves form perpendicular to the direction of propagation of the incident light; the evanescent field extends beyond the physical boundaries of the structure.
  • These standing waves can be viewed as two charge carrier density oscillations with opposite directions and therefore canceling impulses.
  • the trigger for the standing wave is the oscillating electric field, the frequency of which is determined by the material and geometry of the nanoantenna. The precise geometry allows for a discrete number of possible resonances.
  • a “conductor” can be understood as an electrical conductor.
  • An electrical conductor is designed to conduct electrical current and is based on the electrical conductivity of the materials used.
  • the layer can also be used to guide (in particular flow guidance) materials (substances).
  • preferential flow surfaces or channels can be defined along which a substance can be transported or flow (directly).
  • the layer can be used to guide fluids such as gases or liquids.
  • the structure can also be used to specifically adjust flow speeds, retention rates, turbulence levels, etc. of fluids.
  • the invention also relates to a structured component as such.
  • the structural layer has a porosity that is specifically adjusted by an initial proportion of solid particles in the composite material and/or by selective removal of matrix material.
  • the structured component can be produced using a method according to the invention.
  • a composite material is applied to the substrate 2 to form a layer 3, wherein the composite material comprises a matrix material M and solid particles F incorporated therein, cf. Fig. 1
  • the solid particles F are distributed in the matrix material M, e.g. dispersed therein.
  • Layer 3 can then harden (not shown).
  • the matrix material M can be removed from layer 3 (at least partially).
  • Fig. 3 shows an example of the component with matrix material M completely removed from layer 3.
  • a structure 4 is introduced into the layer 3 prior to, during and/or subsequent to the curing of the layer 3 in order to form a structural layer 5 from the layer 3.
  • Figure 2 illustrates a structure 4 introduced into layer 3 before removal of the matrix material M.
  • the structure 4 is indicated with dashed lines, here in the form of a triangular structure. Any structural shape is possible.
  • pores can be specifically formed in layer 3 and a porosity can be adjusted accordingly ( Fig. 3 ).

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils (1), umfassend die folgenden Schritte:a. Bereitstellen eines Substrats (2);b. Aufbringen eines Kompositmaterials auf das Substrat (2) unter Ausbildung einer Schicht (3), wobei das Kompositmaterial ein Matrixmaterial (M) und darin eingebrachte Feststoffpartikel (F) aufweist,c. Aushärten der Schicht (3);d. zumindest teilweises Entfernen des Matrixmaterials (M) aus der Schicht (3), wobei vorangehend, während und/oder nachfolgend zum Aushärten der Schicht (3) eine Struktur (4) in die Schicht (3) eingebracht wird, um aus der Schicht (3) eine Strukturschicht (5) zu bilden.Mit einem solchen Verfahren kann ein multifunktional einsetzbares Bauteil hergestellt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein strukturiertes Bauteil.
  • Insbesondere befasst sich die vorliegende Erfindung mit der Strukturierung von beschichteten Bauteilen, d.h. Bauteilen, bei denen ein Substrat mit einer Beschichtung versehen und bei denen in oder auf der Beschichtung eine Struktur ausgebildet ist bzw. wird.
  • Die Beschichtung von Gegenständen (Substraten) aus Metall, Keramik, Glas oder Kunststoff ist allgemein bekannt. Mit Hilfe von Beschichtungen können die Lebensdauer, bestimmte Funktionen oder mechanische Eigenschaften des Bauteils verbessert werden. Beispielsweise kann mit Hilfe einer Beschichtung die Korrosions-, Kratz- oder Verschleißbeständigkeit verbessert werden. Ferner kann eine Beschichtung dekorative oder optische Eigenschaften des Bauteils beeinflussen.
  • Neben der Beschichtung als solcher kann auch eine in oder auf einer solchen Beschichtung vorgesehene Struktur unterschiedliche Funktionen bereitstellen. Durch eine solche Struktur können beispielsweise optische Funktionen bereitgestellt werden. Ferner kann eine Struktur zum gerichteten Leiten von Fluiden (z. B. Flüssigkeiten oder Gasen) entlang einer Bauteil-Oberfläche eingesetzt werden. Strukturen von Bauteilen können zudem deren optischen Eindruck oder die Bauteilhaptik beeinflussen. Auch können solche Strukturen auch Poren oder Porensysteme bereitstellen. Derartige Strukturen können (in Verbindung mit einem geeigneten Beschichtungsmaterial) den Ablauf chemischer Reaktionen oder katalytischer Prozesse fördern oder diese gar erst ermöglichen.
  • Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Verfahren zur Herstellung von strukturierten Bauteilen bekannt. Zur Bereitstellung bestimmter Bauteilfunktionen bzw. Applikationsbereiche für ein Bauteil ist es häufig erforderlich auf Feststoffpartikel (z. B. anorganische Partikel, metallische Partikel, halbmetallische Partikel, organische Partikel oder anderweitige Partikel mit festem Aggregatszustand) zurückzugreifen und diese in die Beschichtung einzubringen.
  • Bekannt sind dabei Herstellungsverfahren, bei denen Feststoffe (z. B. in Form von Pulvern) auf einer Oberfläche (eines Substrats) adsorbiert werden. Die Feststoffe können sodann durch Einbrennen in Schichten umgewandelt werden. Dabei neigen Pulver jedoch dazu zu zerstäuben, zu migrieren und sich im Raum zu verteilen. Ferner stellen Feststoffe - oft in Abhängigkeit ihrer Partikelgröße - zum Teil eine Gefahr für die Umwelt und die Gesundheit von Lebewesen dar. Bei den bekannten Herstellungsverfahren lässt sich zudem lediglich eine Feststoffart in eine Schicht einbringen, was bestimmte Funktionsszenarien und Einsatzgebiete der so gefertigten Bauteile limitieren kann. Ferner kommt es bei diesen Herstellungsverfahren häufig zur unkontrollierten Agglomeration von Feststoffpartikeln, weshalb eine gezielte Einstellung von Porosität und Oberflächengrößen erschwert wird. Ferner sei berücksichtigt, dass die Haftung von derartigen Beschichtungen abhängig von der Wechselwirkung des jeweiligen Feststoffs mit der Oberfläche ist, sodass viele Oberflächenbehandlungen nur wenig stabil sind.
  • Basierend auf diesen Vorkenntnissen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils vorzuschlagen, welches die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist, im Vergleich zu bekannten Verfahren zumindest aber eine Alternative bereitstellt. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein strukturiertes Bauteil bereitzustellen, welches multifunktional einsetzbar ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem Bauteil gemäß Anspruch 13.
  • Zunächst betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils, umfassend die folgenden Schritte:
    1. a. Bereitstellen eines Substrats;
    2. b. Aufbringen eines Kompositmaterials auf das Substrat unter Ausbildung einer Schicht, wobei das Kompositmaterial ein Matrixmaterial und darin eingebrachte Feststoffpartikel aufweist,
    3. c. Aushärten der Schicht;
    4. d. zumindest teilweises Entfernen des Matrixmaterials aus der Schicht.
  • Erfindungsgemäß wird vorangehend, während und/oder nachfolgend zum Aushärten der Schicht eine Struktur in die Schicht eingebracht wird, um aus der Schicht eine Strukturschicht zu bilden.
  • Bei dem Substrat kann es sich um einen geeigneten Körper handeln, auf den ein Kompositmaterial aufgebracht werden kann. Das Substrat kann starr oder flexibel (z. B. biegsam, faltbar, rollbar etc.) sein. Das Substrat kann ein Flachkörper sein, also eine plane (ebene) Oberfläche aufweisen. Das Substrat kann in Form einer Folie ausgebildet sein. Das Substrat kann eine von einem Flachkörper abweichende Form aufweisen. Das Substrat kann ein Oberflächenprofil aufweisen. Das Substrat kann stellenweise oder vollständig eine glatte Oberfläche oder eine raue Oberfläche aufweisen. Das Substrat kann ein dreidimensionaler Gegenstand sein.
  • Das Substrat kann beispielsweise auf Silizium, Metall, Glas, Keramik oder einem Kunststoff basieren bzw. daraus gebildet sein. Das Substrat kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Die Lagen können aus demselben oder unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Das Substrat kann als Halter/Träger für eine darauf platzierte (bzw. zu platzierende) Schicht fungieren. Bei dem Substrat kann es sich um einen Si- oder Glas-Wafer handeln. Das Substrat kann derart ausgebildet sein, dass es auf einer Rolle aufrollbar ist.
  • Das Kompositmaterial kann in jeglicher Form vorliegen, in welcher es auf das Substrat aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann das Kompositmaterial fließfähig, insbesondere flüssig vorliegen. Die Fließfähigkeit wird insbesondere durch das Matrixmaterial bereitgestellt. Dabei können die Feststoffpartikel in dem Matrixmaterial verteilt vorliegen, beispielsweise dispergiert oder suspendiert. Das Kompositmaterial kann auch zähflüssig sein.
  • Die Feststoffpartikel können bereits vor dem Aufbringen des Kompositmaterials auf das Substrat in das Matrixmaterial eingebracht worden sein. Das Kompositmaterial setzt sich dann also initial aus Matrixmaterial und darin eingebrachten Feststoffpartikeln zusammen.
  • Alternativ oder zusätzlich können Feststoffpartikel auch beim Aufbringen des Kompositmaterials auf das Substrat in das Matrixmaterial eingebracht werden. Werden Feststoffpartikel erst beim Aufbringen des Kompositmaterials auf das Substrat in das Matrixmaterial eingebracht, so versteht sich von selbst, dass das "Kompositmaterial" sozusagen "in-situ" beim Aufbringen auf das Substrat erzeugt wird.
  • Es kann auch vorgesehen sein, zunächst lediglich das Matrixmaterial auf das Substrat aufzubringen und erst danach die Feststoffpartikel in das - auf das Substrat aufgebrachte - Matrixmaterial einzubringen.
  • Unabhängig vom Zeitpunkt der Einbringung der Feststoffpartikel in das Matrixmaterial, wird bei jeder der vorangehend beschriebenen Varianten letztlich ein Kompositmaterial auf das Substrat aufgebracht.
  • Unter einem "Aushärten" kann ein vollständiges Aushärten oder ein teilweises Aushärten verstanden werden. Ein teilweises Aushärten kann bedeuten, dass ein Aushärtungsvorgang bis zu einem gewissen Grad (in zeitlicher Hinsicht) abgeschlossen ist (z. B. die Aushärtung ist zu 80 % vollzogen), gleichsam kann ein teilweises Aushärten bedeuten, dass bestimmte (örtliche) Bereiche der Schicht vollständig ausgehärtet sind, andere Bereiche aber noch nicht vollständig ausgehärtet sind. In diesem Fall kann das teilweise Aushärten also einen örtlichen Aushärtungszustand betreffen.
  • Der Vorgang des Aushärtens meint insbesondere ein "Verfestigen" der Schicht. Aushärten kann durch Trocknungsprozesse erfolgen, also z. B. durch Verdampfen von Lösungsmittel (welches Bestandteil des Kompositmaterials sein kann), jedoch auch durch chemische Prozesse wie eine Polymerisation. Die Aushärtung kann initiiert oder beschleunigt werden durch Beaufschlagen der Schicht mit thermischer Energie oder Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (geeigneter Wellenlänge). Je nach Material, kann dadurch die Aushärtung erst ausgelöst oder beschleunigt werden.
  • Unter einer "Struktur" kann eine Oberflächenstruktur oder Tiefenstruktur in der Schicht zu verstehen sein. Eine Struktur kann regelmäßig oder unregelmäßig sein. Eine Struktur kann Höhenstrukturen und Tiefenstrukturen aufweisen. Eine Struktur kann Muster aufweisen, die sich beispielsweise periodisch wiederholen. Eine Struktur kann ein Oberflächenprofil bereitstellen. Eine Struktur ist insbesondere durch Strukturelemente gebildet, die benachbart zueinander bzw. in einem Muster angeordnet sind. Strukturelemente können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Eine Struktur kann auch von unterschiedlichen Strukturelementen gebildet sein, die beispielsweise in ihren Größenabmessungen oder ihrer Form voneinander abweichen können. Die erwähnte Schicht kann stellenweise eine Struktur aufweisen und stellenweise keine Struktur aufweisen. Die Schicht kann aber auch durchgängig strukturiert sein.
  • Wie erwähnt, kann die Struktur vorangehend zum Aushärten der Schicht in diese eingebracht werden. In diesem Fall kann die Struktur besonders einfach in die Schicht eingebracht werden, da das Kompositmaterial aufgrund der noch nicht erfolgten Aushärtung leicht formbar und somit strukturierbar ist. Die Aushärtung erfolgt in diesem Fall zeitlich nachgelagert zur Strukturierung. Allerdings kann vorgesehen sein, dass ein zur Strukturierung verwendetes Werkzeug beim Aushärten in der Schicht verbleibt und erst im Nachgang dazu entfernt wird (im Sinne einer Maske).
  • Wie erwähnt, kann die Struktur auch während des Aushärtens der Schicht in diese eingebracht werden. Auch in diesem Fall kann die Struktur besonders einfach in die Schicht eingebracht werden, da das Kompositmaterial aufgrund der noch nicht vollständig erfolgten Aushärtung leicht formbar und somit strukturierbar ist. Vorteilhaft kann eine Strukturierung während des Aushärtens sein, da das zu strukturierende Medium (hier das Kompositmaterial) bereits eine gewisse Festigkeit (Aushärtungsgrad) aufweisen kann und somit ein "Zerfließen" in Folge der Formgebung vermieden/reduziert werden kann. Die Stabilität bei der Formgebung kann dadurch verbessert werden.
  • Eine einfache Form der Strukturierung kann beispielsweise durch Stempeln oder Prägung erfolgen. Ein Stempelwerkzeug, ein Prägewerkzeug oder ein anderweitiges formgebendes Werkzeug (z. B. eine Maske) kann zur Strukturierung in der Schicht platziert werden. Nach der Struktureinbringung kann das Werkzeug entfernt und der Aushärtungsvorgang gestartet werden. Auch kann vorgesehen sein, das Werkzeug während des Aushärtungsvorgangs in der Schicht zu belassen.
  • Auch kann die Struktur nach dem Aushärten der Schicht in diese eingebracht werden. Dies meint, dass die Schicht bereits vollständig ausgehärtet ist, bevor die Strukturierung erfolgt. In diesem Fall erfolgt eine Strukturierung insbesondere durch Materialablation, also Materialabtragung. Die Materialablation kann chemisch und/oder mechanisch erfolgen. Eine mechanische Materialablation kann beispielsweise eine Gravur sein, jedoch auch durch eine Laserbearbeitung (Laserstrukturierung) erfolgen. Eine chemische Materialablation kann beispielsweise ein nasschemisches Verfahren, insbesondere ein Ätz- oder Beizverfahren betreffen. Auch kann eine Strukturierung durch teilweises (selektives) Herauslösen des Kompositmaterials erfolgen, z. B. mit einem Lösungsmittel. Das Lösungsmittel löst dann das Matrixmaterial, welches die darin angeordneten Feststoffpartikel mitschleppt.
  • Auch Kombinationen der vorangehenden Strukturierungsvarianten sind möglich, sodass eine Strukturierung
    1. (i) vorangehend und während, oder
    2. (ii) vorangehend, während und nachfolgend, oder
    3. (iii) während und nachfolgend, oder
    4. (iv) vorangehend und nachfolgend
    zum Aushärten der Schicht erfolgen kann.
  • Die Art und Weise des Entfernens von Matrixmaterial aus der Schicht kann von der Art des Matrixmaterials abhängen. Ist das Matrixmaterial flüchtig, so kann dieses beispielsweise unter Beaufschlagung mit thermischer Energie entfernt werden (beispielsweise durch Verflüssigen, Verdampfen oder Sublimieren). Die Entfernung des Matrixmaterials kann auch durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (z. B. Licht geeigneter Wellenlänge), chemisch oder mechanisch erfolgen. Eine mechanische Entfernung kann auch mittels Laserbearbeitung erfolgen.
  • Es ist grundsätzlich vorstellbar, dass die zumindest teilweise Entfernung des Matrixmaterials aus der Schicht auch schon vor und/oder während des Aushärtens der Schicht (also den o.g. Schritt c) erfolgt.
  • Wie erwähnt, sind in das Kompositmaterial Feststoffpartikel eingebracht. Diese verbleiben nach dem Aushärten und der zumindest teilweisen Entfernung des Matrixmaterials in der Schicht. Sie sind ferner in der Strukturschicht enthalten, die durch Einbringung der Struktur in die Schicht ausgebildet wird.
  • Das vorliegende Verfahren ermöglicht somit nicht nur Feststoffpartikel auf eine schonende und umweltfreundliche Weise in eine auf einem Substrat aufgebrachte Schicht einzubringen, sondern auch Feststoffpartikel in eine strukturierte Schicht (Strukturschicht) einzubringen. Die Feststoffpartikel ermöglichen also eine gezielte Einstellung bestimmter Eigenschaften der Schicht, beispielsweise eine gezielte Einstellung der Porosität, der Porengrößen(-verteilung), von Porenformen etc. Auf makroskopischer Ebene hingegen kann die in die Schicht eingebrachte Struktur dem Bauteil bestimmte Funktionen verleihen. Das besagte Verfahren ermöglicht es zudem, verschiedene Arten von Feststoffen in eine Schicht einzubringen.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die maßgeschneiderte Auslegung und Einstellung bestimmter Bauteileigenschaften bzw. Bauteilfunktionalitäten, nämlich einerseits durch die Feststoffpartikel in der Schicht und andererseits durch die in die Schicht eingebrachte Struktur. Bestimmte Eigenschaften können dabei sowohl von den Feststoffpartikeln als auch von der Struktur beeinflusst sein, andere Eigenschaften bzw. Funktionalitäten jeweils nur von den Feststoffpartikeln oder der Struktur.
  • Durch die in die Schicht eingebrachte Struktur kann die Oberfläche des Bauteils vergrößert werden, was vorteilhaft beim Einsatz als Katalysator, insbesondere Photo-Katalysator sein kann. Die katalytisch aktive (zugängliche) Oberfläche wird damit vergrößert. Eine katalytische Aktivität der Schicht kann insbesondere dann gegeben sein, wenn die Feststoffpartikel aus einem Metall, insbesondere einem Leiter oder Halbleiter gebildet ist.
  • Auch kann durch die Struktur die Absorptionsoberfläche für einfallendes Licht vergrößert werden. Die Struktur kann ferner zur Bereitstellung bestimmter optischer Funktionen verwendet werden. Einstellparameter können die Schichtdicke der die Struktur ausbildenden Strukturelemente, die Form der Strukturelemente sowie deren Abmessungen sein.
  • Weitere Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Nachfolgend seien die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale im Detail beschrieben. Ferner wird auf weitere mögliche Ausgestaltungen eingegangen. Die beschriebenen und in den Unteransprüchen angegebenen Ausgestaltungen und Merkmale können die Erfindung Kategorie-übergreifend spezifizieren. Dies bedeutet, dass jene Merkmale, die im Zusammenhang des vorgeschlagenen Verfahrens beansprucht oder beschrieben sind zugleich Ausgestaltungen oder Merkmale des vorgeschlagenen Bauteils sein können und umgekehrt.
  • Nach einer ersten Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Struktur eine Nanostruktur ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass es sich bei den die Struktur bildenden Strukturelementen um Nanostrukturelemente handelt. Nanostrukturelemente haben Dimensionen, die in der Regel Größenabmessungen von kleiner 100 nm aufweisen. Die Strukturelemente können aber auch Größenabmessungen von 100 nm oder größer bis hin zu einigen Mikrometern aufweisen, können also in diesem Fall auch als Mikrostrukturelemente bezeichnet werden. Strukturelemente können (unabhängig von ihrer Größe) unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise eine Scheibenform, eine Stäbchenform, eine Zylinderform, eine Röhrenform, eine pyramidale Form, eine Kegelform, eine Quaderform etc. Im Querschnitt können Strukturelemente eine Polygonform oder eine abgerundete Form (z. B. Kreisform, Ovalform etc.) aufweisen. Jegliche anderen Formen sind möglich.
  • Strukturelemente können in Bezug zur Schicht oder dem Substrat erhaben sein. In diesem Fall ragt ein jeweiliges Strukturelement ausgehend von einer Oberfläche der Schicht bzw. einer Oberfläche des Substrats von dieser Oberfläche weg. Dadurch wird die Bauteiloberfläche unmittelbar vergrößert. Eine in Bezug zu einer Oberfläche erhabene Anordnung der Strukturelemente kann vorteilhafte optische Eigenschaften mit sich bringen. Dadurch kann beispielsweise gezielt eine Beugungsgitterstruktur, eine gewünschte Reflexionsoberflächenstruktur oder eine optische Falle ausgebildet werden. Die Strukturelemente können auch in die Schicht eingebettet sein. Beispielsweise kann darunter zu verstehen sein, dass die Strukturelemente in Form von in der Schicht ausgebildeten Löchern verwirklicht sind. Die Struktur kann dahingehend ausgebildet sein, dass elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche absorbiert oder reflektiert wird.
  • Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass die Struktur aus lediglich Nanostrukturelementen oder Mikrostrukturelementen gebildet ist. Auch eine Mischform aus Nanostrukturelementen und Mikrostrukturelementen ist möglich.
  • Die Strukturelemente können geordnet oder ungeordnet (d.h. statistisch) angeordnet sein. Bei einer geordneten Anordnung können die Strukturelemente in einem Muster angeordnet sein. Es kann sich dabei z. B. um ein sich periodisch wiederholendes Muster handeln.
  • Ferner muss die Struktur nicht zwingend aus klar abgrenzbaren Strukturelementen wie Nanostrukturelementen oder Mikrostrukturelementen gebildet sein. Die Struktur kann sich auch allgemein als Nanostruktur oder Mikrostruktur ausgebildet sein. Eine Mikrostruktur ist eine mikroskopisch auflösbare Feinstruktur, die beispielsweise ein Gefüge eines Materials bezeichnet. Eine Nanostruktur bezeichnet kleinste Anordnungen, deren Größenordnungen zwischen Mikrostrukturen und molekularen Strukturen liegen. Auch eine Nanostruktur kann eine Feinstruktur umfassen. Eine Feinstruktur kann regelmäßig oder unregelmäßig sein.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein organisches Material, insbesondere ein organischer Lack, als Matrixmaterial verwendet wird. Organische Materialien basieren auf Verbindungen des Kohlenstoffs. Die Verwendung eines organischen Materials bzw. eines organischen Lacks als Matrixmaterial bedeutet nicht, dass die Matrix neben organischen Materialien nicht auch andere Komponenten (z. B. anorganischer Natur) enthalten kann. Ein Lack, auch ein organischer Lack, kann zudem Bindemittel, Filmbildner, nichtflüchtige oder flüchtige Hilfsstoffe, Lösemittel (organisch oder wasserbasiert), Pigmente, Füllstoffe etc. umfassen.
  • Ein Lack, unabhängig davon, ob dieser ein organischer oder anorganischer Lack ist, kann als flüssiger oder pulverförmiger Lack vorliegen. Ein Lack kann auf einen Gegenstand wie ein Substrat aufgebracht und durch chemische und/oder physikalische Vorgänge (z. B. dem Verdampfen eines Lösemittels) zu einem festen Film (einer Schicht) aufgebaut werden. Bei dem Lack kann es sich um einen Fotolack handeln.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass anorganische oder organische Partikel als Feststoffpartikel verwendet werden. Bei den Feststoffpartikeln kann es sich um Halbleitermaterialien, isolierende Materialien, oder leitfähige Materialien handeln. Es können auch verschiedene der vorangehend genannten Feststoffpartikeln vorgesehen sein. Die Feststoffpartikel können Graphen umfassen.
  • Handelt es sich bei den Feststoffpartikeln um Halbleitermaterialien, so kann es sich bei dem Halbleitermaterial um Metalloxide, Nitride, Carbonverbindungen (g-C3N4), Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDs), MXENE etc. und deren Kombination handeln.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Kompositmaterial auf das Substrat aufgebracht wird durch Aufsprühen, Aufschleudern, Aufgießen, Aufstreichen, Aufdrucken, Bespülen oder durch Eintauchen des Substrats in das Kompositmaterial. Unter einem "Aufsprühen" kann eine Sprühbeschichtung verstanden werden. Dabei kann das in fließfähigem, z. B. flüssigem, Zustand (die Feststoffpartikel können in dem flüssigen Matrixmaterial dispergiert sein) vorliegende Kompositmaterial in einen Nebel zerstäubt und auf das Substrat gesprüht werden. Dabei kann ein Luftsprühsystem, ein Ultraschallsprühsystem oder auch ein elektrostatisches Sprühsystem (sog. Elektrospray) zum Einsatz kommen. Unter einem "Aufschleudern" kann beispielsweise "Spin Coating" verstanden werden. Beim "Aufgießen" wird das fließfähige Kompositmaterial vollständig oder stellenweise auf das Substrat aufgegossen. Das Kompositmaterial kann sich, je nach Fließfähigkeit und Oberflächenspannung, zu einem bestimmten Maß selbstständig auf der Oberfläche des Substrats verteilen (zerfließen). Ein "Aufstreichen" von Kompositmaterial erfolgt in der Regel unter Einsatz eines Aufstreichwerkzeugs, z. B. einem Flächenstreicher, einer Bürste, einem Roller, einem Pinsel oder dergleichen. Ein Aufdrucken kann ein Hochdruck, Tiefdruck, Flachdruck, Durchdruck, Tampondruck, Stempeldruck, Prägedruck, Thermodirektdruck, Thermotransferdruck, Thermosublimationsdruck, Siebdruck oder 3D-Druck sein. Drucken kann einen Digitaldruck umfassen. Unter einem "Bespülen" kann eine Schlitzdüsen-Beschichtung (sog. "slot die") verstanden werden. Beim "Eintauchen" wird ein Substrat in vorgelegtes Kompositmaterial getaucht. Es kann sich dabei um ein Dip Coating handeln. Ferner kann das Kompositmaterial durch eine Fluttechnik (Fluten des Substrats mit Kompositmaterial) aufgebracht werden. Das Kompositmaterial kann auch auf das Substrat aufgewalzt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Schicht beim Aushärten erwärmt und/oder belichtet wird. Im einfachsten Fall wird das Substrat samt darauf aufgebrachter Schicht zum Aushärten in einem Raum oder Behältnis angeordnet, in welchem eine im Vergleich zur Raumtemperatur (Normaltemperatur) erhöhte Temperatur vorliegt (Erwärmen). Ein Erwärmen kann auch gezielt mittels einer Heizeinrichtung oder Heizbehältnisses erfolgen. Ein Erwärmen kann auch durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung erfolgen, z. B. bei Bestrahlung mit Infrarotstrahlung. Ein Erwärmen kann Aushärteprozesse ermöglichen oder beschleunigen, z. B. durch Verdampfen von Lösemittel. Erwärmen wie auch eine Belichtung kann zudem chemische Aushärtungsreaktionen initiieren oder beschleunigen. Damit kann beispielsweise eine für eine chemische Reaktion benötigte Aktivierungsenergie bereitgestellt werden. Belichten meint Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung geeigneter Wellenlänge.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Matrixmaterial zumindest teilweise entfernt wird durch thermische Behandlung, chemische Behandlung, physikalische Behandlung und/oder mechanische Bearbeitung der Schicht. Eine thermische Behandlung kann im einfachsten Fall bedeuten, dass das Matrixmaterial einer Umgebungstemperatur oberhalb der Raumtemperatur (Normaltemperatur) ausgesetzt wird. Dies kann auch in einer geeigneten Heizeinrichtung oder einem entsprechenden Heizbehältnis erfolgen. Auch durch Applizieren elektromagnetischer Strahlung kann eine thermische Behandlung erfolgen. Denn je nach Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung kann mit der Applikation der Strahlung auch thermische Energie eingetragen werden (z. B. beim Bestrahlen mit IR-Strahlung). Auch eine Applikation von Laserstrahlung oder Elektronenstrahlung kann als thermische Behandlung verstanden werden, gleichsam aber auch eine mechanische Bearbeitung sein (Laserablation). Eine Laserbearbeitung ist daher eine Mischform aus thermischer und mechanischer Behandlung bzw. Bearbeitung. Eine chemische Behandlung kann insbesondere eine nasschemische Behandlung sein, z. B. mit einer Säure (Ätzen), einer Lauge (z. B. NaOH oder KOH) oder einem anderen geeigneten Mittel. Das Matrixmaterial kann auch mit einem Lösemittel (als Remover) herausgelöst bzw. entfernt werden, beispielsweise mit Aceton, 1-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylsulfoxid etc. Als chemische Behandlung kann auch eine Entfernung des Matrixmaterials im Wege einer trockenchemischen Verbrennung im Sauerstoff-Plasma erfolgen (sog. O2-Veraschung). Eine Mischform aus chemischer und physikalischer Behandlung ist das Plasmaätzen, was hier als beispielhafte Behandlungsmöglichkeit genannt sei. Eine physikalische Behandlung kann beispielsweise als simple Druckbeaufschlagung verstanden werden. Unter einem bestimmten Druck können sich ggf. bestimmte Stoffe verflüchtigen. Unter einer mechanischen Bearbeitung kann beispielsweise Fräsen, Bohren, Schneiden oder wie erwähnt eine Laserbearbeitung etc. verstanden werden. Das Matrixmaterial kann dabei vollständig oder nur teilweise entfernt werden. Bei nur teilweiser Entfernung verbleibt ein Anteil des Matrixmaterials in der Schicht. Über die Entfernung des Matrixmaterials kann eine Porosität der Schicht eingestellt werden. Als weitere Möglichkeiten zur vollständigen oder teilweisen Entfernung des Matrixmaterials seien die folgenden Verfahren genannt: Materialablation (z. B. Laserablation, Elektronenstrahlablation), Einsatz von Ionenstrahlen (z. B. Focused Ion Beams, kurz FIB), Sputtern (z. B. Ar- oder He-Sputtern) als rein physikalisches Verfahren, der Einsatz radiologischer Strahlung (z. B. alpha oder beta Strahlung) oder Mikrowellenstrahlung, Plasmaverfahren (z. B. Reactive Ion Etching, kurz RIE).
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass durch Einstellen eines initialen Anteils der Feststoffpartikel im Kompositmaterial und/oder durch die Menge von aus der Schicht entferntem Matrixmaterial eine Porosität in der Schicht eingestellt wird. Eine gezielte Einstellung der Porosität kann für vielfältige Anwendungen von Bedeutung sein, beispielsweise bei katalytischen Anwendungen. Denn viele chemisch-katalytisch Vorgänge sind abhängig vom Porensystem, insbesondere der Porosität. Auch die Absorption von Gasmolekülen oder Flüssigkeit wird durch die Porosität beeinflusst. Neben der Porosität als solcher kann auch eine Porengrößenverteilung oder bestimmte Porenformen darüber eingestellt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Struktur, insbesondere die Nanostruktur oder Mikrostruktur, derart in die Schicht eingebracht wird, dass sie eine spezifische Oberflächenfunktionalität, beispielsweise eine optische Funktionalität, aufweist. Mit einer Oberflächenfunktionalität kann eine Funktionalität einer Oberfläche in Bezug auf das Zusammenwirken mit darauf angeordneten Stoffen oder Umgebungsstoffen meinen. Beispielsweise kann eine spezifische Oberflächenfunktionalität hydrophile, hydrophobe, lipophile, lipophobe Eigenschaften der Oberfläche meinen. Die spezifische Oberflächenfunktionalität kann die Benetzbarkeit mit bestimmten Stoffen meinen. Die Bereitstellung eines Lotuseffekts kann ein Beispiel für eine spezifische Oberflächenfunktionalität sein. Auch Absorptionseigenschaften der Struktur (bzw. der Oberfläche) in Bezug auf die Anlagerung und Wechselwirkung von Stoffen (z. B. Gasen, Flüssigkeiten oder einzelner Moleküle) oder elektromagnetischer Strahlung können eine spezifische Oberflächenfunktionalität bereitstellen, beispielsweise die gezielte Absorption elektromagnetischer Strahlung (z. B. Radarwellen, Mikrowellen etc.) bestimmter Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen. Auch elektrische Eigenschaften der Struktur bzw. Oberfläche können spezifische Oberflächenfunktionalitäten bereitstellen, z. B. kann die Oberfläche eine Transistorfunktion bereitstellen und durch elektromagnetische Strahlung aktiviert werden. Magnetische Eigenschaften können ebenfalls eine spezifische Oberflächenfunktionalität bereitstellen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Material der Feststoffpartikel, die Größe der Feststoffpartikel, die Form der Feststoffpartikel, und/oder der Anteil der Feststoffpartikel im Kompositmaterial dahingehend ausgewählt wird, dass die Feststoffpartikel eine katalytische, insbesondere photo-katalytische Funktion, eine elektrisch leitende Funktion, eine Materialtransport-Funktion, und/oder eine Elektroden-Funktion ausbilden. Die vorgenannte Auswahl des Materials, der Größe, der Form und oder des Anteils der Feststoffpartikel im Kompositmaterial kann auch dahingehend erfolgen, dass bestimmte Absorptionseigenschaften der Struktur bereitgestellt werden können, sei dies in Bezug auf eine Absorption von Stoffen (z. B. Gasen, Flüssigkeiten oder einzelner Moleküle) oder die Absorption elektromagnetischer Strahlung bestimmter Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche (z. B. Radarwellen oder Mikrowellen). Dies kann auch für die gezielte Reflexion von elektromagnetischer Strahlung gelten.
  • Für die vorliegende Erfindung ist wesentlich, dass gerade das Zusammenspiel der erzeugten (makroskopischen) Struktur mit (intrinsischen) Eigenschaften der eingebrachten Feststoffpartikel, also z. B. dem Material der eingebrachten Feststoffpartikel, der Größe der Feststoffpartikel, der Form der Feststoffpartikel, und/oder dem Anteil der Feststoffpartikel im Kompositmaterial, die Möglichkeit eröffnet, bestimmte der vorgenannten Eigenschaften (z. B. die erwähnten spezifischen Oberflächenfunktionalitäten) maßgeschneidert einstellen zu können.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Bezug auf das Material, die Größe, und/oder die Form verschiedenartige Feststoffpartikel verwendet werden. Dabei können die verschiedenartigen Feststoffpartikel in vorgegebenen Anteilen (die voneinander abweichen können) in Bezug auf das Matrixmaterial vorliegen. Die Verwendung verschiedenartiger Feststoffpartikel erhöht die multifunktionale Ausbildung des Bauteils, also deren multifunktionale Einsetzbarkeit.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung eines mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass auf die Schicht eine funktionale Metallstruktur aufgebracht wird, insbesondere aufgedampft oder aufgesputtert wird, wobei die funktionale Metallstruktur insbesondere inselartig ausgebildet wird, und wobei die funktionale Metallstruktur insbesondere eine plasmonische Funktion und/oder eine ko-katalytische Funktion aufweist. Es sei aber betont, dass die vorgenannten Eigenschaften auch bereits durch die Feststoffpartikel per se bereitgestellt werden können, also eine Aufbringung einer gesonderten funktionalen Metallstruktur nicht zwingend ist, sondern nur optional.
  • Zur Bereitstellung einer plasmonischen Funktion kann die funktionale Metallstruktur oder die Feststoffpartikel beispielsweise aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Kupfer, Aluminium, Ruthenium, eine Mischung aus den aufgezählten Metallen, oder einer dotierten Halbleiterverbindung gebildet sein. Insbesondere Gold und Silber weisen vorteilhafte plasmonische Eigenschaften auf.
  • Die Feststoffpartikel können aus einem elektrochemisch, insbesondere photoelektrochemisch, aktiven Material gebildet sein bzw. eine solche Schicht bereitstellen. Die Photo-Elektrochemie befasst sich mit Halbleiter-Elektrolyt Systemen bei Bestrahlung mit Licht. Der Halbleiter stellt dabei eine Elektrode dar, so auch die hier erwähnte Schicht, die gemeinsam mit einem Elektrolyt eine Halbzelle bildet. Beim Einstrahlen von Licht bildet sich ein Elektronen-Loch-Paar, das in einer folgenden elektrochemischen Reaktion beteiligt ist. Das mit der Erfindung vorgeschlagene Bauteil kann somit als Elektrode in einer Halbzelle verwendet werden. Die Elektrodenoberfläche bildet dabei die Schicht für sich genommen aus, oder aber die Schicht gemeinsam mit der darin eingebrachten Struktur. Letztere bewirken dabei zugleich eine effizientere (leichtere) Ausbildung von Elektronen-Loch-Paaren bei Bestrahlung mit Licht bestimmter Wellenlängen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schicht mit der darin eingebrachten Struktur ein optisches Gitter, und/oder eine Nanoantennen-Struktur, und/oder einen Leiter, und/oder eine Materialtransportschicht, und/oder eine Elektrode ausbildet.
  • Ein optisches Gitter kann auch als Beugungsgitter bezeichnet werden. Jene die Struktur ausbildenden Strukturelemente bzw. die Nanostruktur oder Mikrostruktur bilden dabei Strukturen zur Beugung von Licht aus.
  • Die Nanoantennen-Struktur kann eine plasmonische Nanoantennen-Struktur sein. Plasmonische Nanoantennen sind metallische Strukturen mit typischen Abmessungen die kleiner sind als die Wellenlänge des Lichtes (z. B. von einigen zehn oder hundert Nanometern bis einige Mikrometer), die es ermöglichen, die auf eine Oberfläche auftreffende optische Strahlung in sehr intensive, lokale Felder auf der Oberfläche selbst umzuwandeln. In den die plasmonische Nanoantennen-Struktur ausbildenden Strukturelementen werden dabei die Elektronen zu kollektiven Schwingungen - den Plasmonen - angeregt, die wiederrum zu hohen Felderhöhungen an den Kanten einer Subwellenlängenstruktur führen können. In den Nanoantennen bilden sich stehende Wellen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichts aus; das evaneszente Feld ragt dabei über die physikalischen Grenzen der Struktur hinaus. Diese stehenden Wellen können als zwei Ladungsträgerdichteoszillationen mit entgegengesetzter Richtung und sich daher aufhebenden Impulsen betrachtet werden. Auslöser für die stehende Welle ist das oszillierende elektrische Feld, dessen Frequenz durch Material und Geometrie der Nanoantenne bestimmt wird. Die genaue Geometrie ermöglicht eine diskrete Anzahl an möglichen Resonanzen.
  • Unter einem "Leiter" kann ein elektrischer Leiter verstanden werden. Ein elektrischer Leiter ist zum Leiten von elektrischem Strom eingerichtet und basiert auf der elektrischen Leitfähigkeit der eingesetzten Materialien.
  • Die Schicht kann aufgrund ihrer Struktur auch zur Leitung (insbesondere Strömungsleitung) von Materialien (Stoffen) eingesetzt werden. Je nach Struktur können Vorzugsströmungsflächen oder Kanäle definiert werden, entlang welcher ein Stoff (gerichtet) transportiert werden bzw. strömen kann. Insbesondere kann die Schicht zur Leitung von Fluiden wie Gasen oder Flüssigkeiten eingesetzt werden. Über die Struktur können beispielsweise auch Strömungsgeschwindigkeiten, Rückhalteraten, Turbulenzgrade etc. von Fluiden gezielt eingestellt werden.
  • Wie erwähnt betrifft die Erfindung zudem ein strukturiertes Bauteil als solches.
  • Das erfindungsgemäße strukturierte Bauteil weist auf:
    1. a. ein Substrat, und
    2. b. eine auf dem Substrat ausgebildete Strukturschicht, die Feststoffpartikel und optional ein die Feststoffpartikel zumindest teilweise umgebendes Matrixmaterial aufweist.
  • Die Strukturschicht weist eine Porosität auf, die durch einen initialen Anteil der Feststoffpartikel im Kompositmaterial und/oder durch selektives Entfernen von Matrixmaterial gezielt eingestellt wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass in die Strukturschicht eine Struktur eine optische Funktionalität eingebracht ist.
  • Das strukturierte Bauteil kann mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale weiter spezifiziert. Die in den Figuren dargestellten Merkmale und Ausführungsbeispiele können vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen strukturierten Bauteils sowie des vorgeschlagenen Verfahrens sein. In den Figuren zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Substrats, auf dem ein Kompositmaterial aufgebracht ist;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung des Substrats mit Kompositmaterial aus Fig. 1, wobei in die Schicht eine Struktur eingebracht ist;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils, wobei das Matrixmaterial vollständig entfernt wurde;
  • Die Figuren 1 bis 3 illustrieren die wesentlichen Schritte des mit der hiesigen Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens schematisch.
  • Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils 1 (das Bauteil ist in Fig. 3 gezeigt).
  • Nach Bereitstellung eines Substrats 2 wird ein Kompositmaterial auf das Substrat 2 aufgebracht unter Ausbildung einer Schicht 3, wobei das Kompositmaterial ein Matrixmaterial M und darin eingebrachte Feststoffpartikel F aufweist, vgl. Fig. 1. Die Feststoffpartikel F sind in dem Matrixmaterial M verteilt, z. B. darin dispergiert.
  • Danach kann die Schicht 3 aushärten (nicht dargestellt). Das Matrixmaterial M kann aus der Schicht 3 (zumindest teilweise) entfernt werden.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft das Bauteil mit vollständig aus der Schicht 3 entferntem Matrixmaterial M.
  • Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird vorangehend, während und/oder nachfolgend zum Aushärten der Schicht 3, eine Struktur 4 in die Schicht 3 eingebracht, um aus der Schicht 3 eine Strukturschicht 5 zu bilden. Figur 2 illustriert eine in die Schicht 3 eingebrachte Struktur 4 vor Entfernung des Matrixmaterials M. Die Struktur 4 ist mit gestrichelten Linien angedeutet, hier in Form einer Dreieck-Struktur. Beliebige Strukturformen sind möglich.
  • Durch das Entfernen von Matrixmaterial können Poren in der Schicht 3 gezielt ausgebildet und eine Porosität entsprechend eingestellt werden (Fig. 3).
    • Hinweis auf Förderung
  • Die Erfinder danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz der Bundesrepublik Deutschland für seine finanzielle Unterstützung (COSMOS, 49VF210041).
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauteil
    2
    Substrat
    3
    Schicht
    4
    Struktur
    5
    Strukturschicht
    F
    Feststoffpartikel
    M
    Matrix
    P
    Pore

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils (1), umfassend die folgenden Schritte:
    a. Bereitstellen eines Substrats (2);
    b. Aufbringen eines Kompositmaterials auf das Substrat (2) unter Ausbildung einer Schicht (3), wobei das Kompositmaterial ein Matrixmaterial (M) und darin eingebrachte Feststoffpartikel (F) aufweist,
    c. Aushärten der Schicht (3);
    d. zumindest teilweises Entfernen des Matrixmaterials (M) aus der Schicht (3),
    wobei vorangehend, während und/oder nachfolgend zum Aushärten der Schicht (3) eine Struktur (4) in die Schicht (3) eingebracht wird, um aus der Schicht (3) eine Strukturschicht (5) zu bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Struktur (4) eine Nanostruktur oder Mikrostruktur ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein organisches Material, insbesondere ein organischer Lack, als Matrixmaterial (M) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anorganische oder organische Partikel als Feststoffpartikel (F) verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kompositmaterial auf das Substrat (2) aufgebracht wird durch Aufsprühen, Aufschleudern, Aufgießen, Aufstreichen, Aufdrucken, Bespülen, oder durch Eintauchen des Substrats (2) in das Kompositmaterial.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schicht (3) beim Aushärten erwärmt und/oder belichtet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial (M) zumindest teilweise entfernt wird durch thermische Behandlung, chemische Behandlung, physikalische Behandlung, und/oder mechanische Bearbeitung der Schicht (3).
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch Einstellen eines initialen Anteils der Feststoffpartikel (F) im Kompositmaterial und/oder durch die Menge von aus der Schicht (3) entferntem Matrixmaterial (M) eine Porosität in der Schicht (3) eingestellt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Struktur (4), insbesondere die Nanostruktur oder Mikrostruktur, derart in die Schicht (3) eingebracht wird, dass sie eine spezifische Oberflächenfunktionalität, beispielsweise eine optische Funktionalität, aufweist.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material der Feststoffpartikel (F), die Größe der Feststoffpartikel (F), die Form der Feststoffpartikel (F), und/oder der Anteil der Feststoffpartikel (F) im Kompositmaterial dahingehend ausgewählt wird, dass die Feststoffpartikel (F) eine katalytische, insbesondere photo-katalytische Funktion, eine elektrisch leitende Funktion, eine Materialtransport-Funktion, und/oder eine Elektroden-Funktion ausbilden.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Bezug auf das Material, die Größe, und/oder die Form verschiedenartige Feststoffpartikel (F) verwendet werden.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf die Schicht (3) eine funktionale Metallstruktur aufgebracht wird, insbesondere aufgedampft oder aufgesputtert wird, wobei die funktionale Metallstruktur insbesondere inselartig ausgebildet wird, und wobei die funktionale Metallstruktur insbesondere eine plasmonische Funktion und/oder eine ko-katalytische Funktion aufweist.
  13. Strukturiertes Bauteil (1), aufweisend
    a. ein Substrat (2), und
    b. eine auf dem Substrat (2) ausgebildete Strukturschicht (5), die Feststoffpartikel (F) und optional ein die Feststoffpartikel (F) zumindest teilweise umgebendes Matrixmaterial (M) aufweist.
    wobei die Strukturschicht (5) eine Porosität aufweist, die durch einen initialen Anteil der Feststoffpartikel (F) im Kompositmaterial und/oder durch selektives Entfernen von Matrixmaterial (M) gezielt eingestellt wird.
  14. Strukturiertes Bauteil (1) nach Anspruch 13, wobei in die Strukturschicht (5) eine Struktur (4) mit einer optischen Funktionalität eingebracht ist.
  15. Strukturiertes Bauteil (1) nach Anspruch 13, wobei dieses hergestellt ist mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
EP24173407.8A 2023-05-03 2024-04-30 Verfahren zur herstellung eines strukturierten bauteils, sowie strukturiertes bauteil Pending EP4458478A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023111441.7A DE102023111441A1 (de) 2023-05-03 2023-05-03 Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils, sowie strukturiertes Bauteil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP4458478A2 true EP4458478A2 (de) 2024-11-06
EP4458478A3 EP4458478A3 (de) 2025-02-19

Family

ID=93014696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24173407.8A Pending EP4458478A3 (de) 2023-05-03 2024-04-30 Verfahren zur herstellung eines strukturierten bauteils, sowie strukturiertes bauteil

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4458478A3 (de)
DE (1) DE102023111441A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050040714A (ko) * 2003-10-28 2005-05-03 티디케이가부시기가이샤 다공질 기능성막, 센서, 다공질 기능성막의 제조방법,다공질 금속막의 제조방법 및 센서의 제조방법
DE102006029572A1 (de) * 2006-06-22 2007-12-27 Siemens Ag Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils mit einer nanostrukturierten Beschichtung sowie Verfahren zur Herstellung eines Granulats beziehungsweise einer Polymerfolie, geeignet für das Verfahren zum Beschichten
JP6339557B2 (ja) * 2012-03-26 2018-06-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造化材料及びその作製方法
US9472788B2 (en) * 2014-08-27 2016-10-18 3M Innovative Properties Company Thermally-assisted self-assembly method of nanoparticles and nanowires within engineered periodic structures
WO2019009668A1 (ko) * 2017-07-06 2019-01-10 주식회사 엘지화학 금속폼의 제조방법
CN115244114A (zh) * 2020-03-12 2022-10-25 凸版印刷株式会社 疏液性结构体、疏液性结构体的制造方法、疏液层形成用涂液以及包装材料

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023111441A1 (de) 2024-11-07
EP4458478A3 (de) 2025-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013103370A1 (de) Verfahren zum Einbringen von Durchbrechungen in ein Glassubstrat sowie ein derart hergestelltes Glassubstrat
EP3684862A1 (de) Verfahren zur herstellung von pigmenten mit vorgegebener innen- und/oder aussenkontour sowie pigmente
EP3347303B1 (de) Verfahren zur herstellung von strukturierten oberflächen
EP3401731B1 (de) Stempel mit einer stempelstruktur sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102008039798A1 (de) Verfahren zur Übertragung von Nanostrukturen in ein Substrat
EP2774184A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung einer lasergestützten elektrisch leitfähigen kontaktierung einer objektoberfläche
DE69508019T2 (de) Verfahren zum photolithographischen metallisieren zumindest der innenseiten von löchern die in zusammenhang mit einem auf einer aus elektrisch isolierendem material bestehende platte befindlichen muster aufgebracht sind
WO2018114590A1 (de) Verfahren zur herstellung von mikrostrukturen
EP4458478A2 (de) Verfahren zur herstellung eines strukturierten bauteils, sowie strukturiertes bauteil
EP3538314B1 (de) Verfahren zum erzeugen einer strukturierten keimschicht unter verwendung eines laserstrahles ; entsprechende vorrichtung
DE4209301C1 (en) Manufacture of controlled field emitter for flat display screen, TV etc. - using successive etching and deposition stages to form cone shaped emitter peak set in insulating matrix together with electrodes
EP3366639A1 (de) Verfahren zur herstellung strukturierter schichten
WO2019180031A1 (de) Verfahren zur herstellung und verwendung eines substrats mit einer funktionalisierten oberfläche
EP1723681B1 (de) Verfahren zum ausbilden einer struktur
DE102008048342B4 (de) SERS-Substrat, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zum Detektieren eines Analyten mittels SERS
DE102017121684A1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Oberfläche
DE102013000407B4 (de) Verfahren zur Verbesserung der Benetzbarkeit einer rotierenden Elektrode in einer Gasentladungslampe
AT411755B (de) Vorrichtung und verfahren zum modifizieren einer werkstück-oberfläche mit hilfe von photonen-strahlung
DE102008045540B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Films
DE102005024518A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Beschichten eines Substrates
DE102006016276B3 (de) Verfahren zum Aufbringen von Lotpartikeln auf Kontaktflächen sowie hierfür geeignete Lotpartikel und Bauteile mit Kontaktflächen
EP2200930A2 (de) Verfahren zum aufdrucken einer nano- und/oder mikrostruktur, stempel sowie substrat
DE10239163A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ausbildung von Gradientenschichten auf Substraten in einer Vakuumkammer
WO2007115541A2 (de) Verfahren zur herstellung von oberflächenstrukturen und element mit oberflächenstruktur zur verwendung für biosensoren oder die herstellung von zellleit-strukturen
WO2019086316A1 (de) Verfahren zur beschichtung einer metallischen oberfläche mit einem metallischen material

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B05D 5/00 20060101ALN20250113BHEP

Ipc: B05D 3/12 20060101ALN20250113BHEP

Ipc: B05D 3/06 20060101ALN20250113BHEP

Ipc: B05D 3/02 20060101ALN20250113BHEP

Ipc: B05D 5/02 20060101ALI20250113BHEP

Ipc: B05D 1/40 20060101AFI20250113BHEP

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250730

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250926