(57)【要約】本発明は、固体及液体の表面の相対的な移動に伴う流動体の摩擦抵抗を軽減するという問題を解決する。極小の粘性を有するガス状潤滑剤用の基板として機能する超疎水性コーティングは、流動体の表面摩擦を軽減し、階層構造でフラクタルな構造の表面を有しており、第１階層レベルの形態は、上記のコーティングの基板に配置されており、連続する階層構造のレベルの形態（２２、３３、９９）は、前の階層構造レベルの表面上に配置され、個々のより高い階層構造レベルの形態は、低い階層構造レベルの形態を繰り返しており、且つ、上記のコーティングにおいて存在している少なくとも二つの階層構造レベルのロー（２、２２）及びリッジ（３、３３、９９）を形成しており、上記の表面は、異方性の幾何学性を有しており、流動方向に対して横方向に最大限フラクタルに展開されており、且つ、流動方向に対して最大限にスムーズであり、且つ、ガス流動を確実にすべくコーティングの基板に配置されたチャネルを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極小の粘性を有するガス状潤滑剤用の基板として使用する超疎水性コーティングであって、当該コーティングは、流動体の表面摩擦抗力を軽減し、且つ、互いに且つ流動体の流動方向に平行に配置された凹面及び凸面を有する展開された三次元表面を有しており、
当該コーティングは、階層構造デザインのフラクタル構造を有しており、
第１階層レベルにおける形態（２）、（３）、（９）は、前記コーティング基板の次に配置されており、
連続的な階層レベルのそれぞれの形態（３）、（３３）、（９９）は、前の階層レベルの形態の表面上に配置されており、
より高いレベルの個々の構造の形態は、より低い階層構造のレベルの形態の形状を反復しており、
前記構造は、少なくとも二つの階層レベルの溝（２）、（２２）及びリッジ（３）、（３３）、（９９）の形態を有しており、
前記表面は、異方性幾何学性を有しており、前記流動方向に対して横切る方向に、及び、前記流動方向に出来るだけスムーズに最大限フラクタルに展開されており、且つ、ガス流動を確実にするように前記コーティング基板に配置されたチャネルを有する
ことを特徴とする、コーティング。
【請求項２】
モノシリック構造を有しており、
前記のフラクタルな溝（２）、（２２）及びリッジ（３）、（３３）、（３９）は、前記材料層（１）の前記表面上に直接配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
内部連結されたポアを伴う多孔性基板を有することを特徴とする請求項２に記載のコーティング。
【請求項４】
内部連結チャネル（４）を装備された均一基板を有することを特徴とする請求項２に記載のコーティング。
【請求項５】
前記溝（２）、（２２）及びリッジ（３）、（３３）は、前記断面のω型境界線を規定していることを特徴とする請求項３又は４に記載のコーティング。
【請求項６】
前記溝（２）、（２２）及びリッジ（３）、（３３）は、前記断面の正弦境界線を規定していることを特徴とする請求項３又は４に記載のコーティング。
【請求項７】
前記溝（２）、（２２）及びリッジ（９）、（９９）は、前記断面のステップライク境界線を規定していることを特徴とする請求項３又は４に記載のコーティング。
【請求項８】
セミオープンワーク構造を有し、フラクタルな溝（２）、（２２）及びリッジは、前記コーティング基板に支持された繊維（７）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
【請求項９】
セミオープンワーク構造を有し、フラクタルな溝（２）、（２２）及びリッジは、前記コーティング基板により支持された繊維（７）の束状構造（８）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
【請求項１０】
前記繊維（７）は、線形な様式にて、前記コーティング基板に支持されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のコーティング。
【請求項１１】
前記繊維（７）は、ポイント毎の様式にて、前記コーティング基板に支持されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のコーティング。
【請求項１２】
オープン構造を有し、フラクタルな溝（２）、（２２）及びリッジ（３）、（３３）は、底部が前記コーティングの前記基板にセットされたヘア（１２）、（１２‘）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
【請求項１３】
前記ヘア（１２）、（１２‘）は、該ヘアの両端部にて、前記コーティングの前記基板に結合されており、ループを形成していることを特徴とする請求項１１に記載のコーティング。
【請求項１４】
前記ヘアは、柔軟性を有するインサート（１３）を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のコーティング。
【請求項１５】
前記ヘア（１２）、（１２‘）は、編み込み層（１５）の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
【請求項１６】
前記編み込み層（１５）は、平行な編み込みを有していることを特徴とする請求項１３に記載のコーティング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の技術分野）
本発明の目的は、非常に低い粘性を有するガス状潤滑剤に関する基板として使用される超疎水性コーティングであり、流動する液体の表面摩擦を低減する。本発明は、接している液体に対する物理化学的性質が超疎水性として参照される特定のコーティングに関連している。３つの相、つまり、固体、液体、気体が互いに接触して発生するこの現象は、コーティングのサブマージされた（ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ）表面上での空気膜の形成及び保持を導き、これは、非常に低い粘性のガス状潤滑剤として機能し、従って、流動粘性抵抗（表面摩擦）を軽減する。本発明が関連する技術分野に含まれるのは、流動体機器、液体流動を含む機器の構築、水に関連するエンジニアリング、水の輸送、水又はその他の液体、特に石油、のパイプライン輸送、化学物質、液体化ガス又は開口チャネルにおける水の輸送などである。
（本発明の背景技術）
液体輸送の効率及び速度を限定する主要な物理的障壁は、駆動システムが、パイプラインを介して輸送されるビヒクルの移動又は液体の移動に伴う有意な抵抗を克服すべきであるという事実によっている。空気力学的及び流体力学的抵抗は、物体及び流動体の相対速度の立方に比例して増加する。液体の流動抵抗を低減すべく提唱されている多くの方法の一つ（スキンドラッグ；ｓｋｉｎ  ｄｒａｇ）は、流動する液体と接する表面の物理化学的且つ幾何学的特性の意図した改変である。本願にも述べたこの問題に対する明瞭な解決法は、受動的（ｐａｓｓｉｖｅ）又は能動的（ａｃｔｉｖｅ）として参照される二つの主要なカテゴリーに分類されてもよい。
【０００２】
乱れの伸展を制限することにより上記の抵抗を低減する標準的な能動的方法には、他の方法のうちで、液体が流動する周囲の物体の幾何学性を改変することを含んでいる。流体力学の観点からみて最適と考えられる平坦で滑らから表面のほとんどは、三次元のレリーブ（ｒｅｌｉｅｖｅ）にて覆われている。表面における三次元配置及びレリーブの公知な形態は、サブミリメートルからセンチメートルの寸法にて、平行な溝の形態（米国特許第５，１７１，６２３号明細書）、マイクロステップ（米国特許第５，１３３，５１９号明細書）、凹部（米国特許第５，１７１，６２３号明細書）及びスケール（米国特許第５，１１４，０９９号明細書）を有している。
【０００３】
また、公知なのは、マイクロサーボ・アクチュエーターにより駆動される突起に依存せず、移動可能システム、又は、各突起を別々に制御する個々の圧力センサーを装備されたタブを装備されたコーティングを空間的に配置された能動的複合システムである。かかるシステムは、乱流を活性的に沈めるか、或いは、より正確に乱流を軽減すべくデザインされている。また、液体ポリマー又は細粒の注入によるデザインも公知であって、例えば、アスベストやポリマー繊維をインターフェースである、容器の底部と側面が流動する水と接する領域へと注入することも公知である。
【０００４】
米国特許第５，４４５，０９５号明細書において、上述の技術の組み合わせが提唱されており：つまり、ポリマーを平行な溝を伴った表面上に注入することであり；抵抗を軽減すべく能動法及び受動法を組み合わせることも米国特許第４，９３２，６１２号明細書にて公知である。
【０００５】
また、「スライディングウォール」として参照されるデザインは、流動体に相対して、液体と移動システムとに静止的に相対したコーティングを使用することを含むべく提唱されている。
【０００６】
流体力学的抵抗を軽減する公知の方法のなかで、最も最近の、最も効果的な方法は、その周囲を流動する液体と物体との間の接触を軽減するか又はほぼ完全に消失することを含んでいる。これは、ガス相により二つの相を分離することにより達成されてもよく、例えば、圧縮空気を容器のプレーティングに配置されたストラップ、チャネル又は棚に注入したり、ガス状の泡のクラウド（ｃｌｏｕｄ）を接触領域に注入したり、或いは、スーパーキャビテーション（ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）現象を使用したりすることにより達成してもよい。ガス状泡を液体−固体接触領域に注入することは、多孔性で透過性の表面を介して、或いは、微細なチャネル及びノズルシステムを介して行われてもよく、このシステムの内部では、両ケースとも、ガス分布システムの使用が必要であり、サブマリン型ベッセルの場合、保存設備の使用が必要である（国際特許出願第８８０７９５６号パンフレット）。
【０００７】
ベッセル底部において、排気ガスを強制したり、粘性摩擦及び後に同時に適切なノゾルシステムにより排出されることに起因して引っ張られる空気を使用することも提唱されている。
【０００８】
流体力学的な抵抗を軽減するその他のいくつかの急進的な解決法は、いわゆるスーパーキャビテーションを使用することであって、この現象は、ウォーターストリームを充填されたスピンドル型キャビティーの形成及び物体に沿って動くことを含んでいる。かかるキャビティーは、一秒当たり５０メートル以上の速度にて液体環境を介して移動して自然にボディーの周りで形成し、適切に丸くされたボウ（ｂｏｗ）を必要とする。かかる大きな速度は、ロケットエンジンなどにておいて、非常に効果的な駆動システムを要求する。
【０００９】
永続的で安定なガス状フィルム（受動的な「潤滑剤」）は、超疎水性の抗体の表面を製作することにより、（互いの相対的な動きに対して）固体と液体との間でより容易に製造されてもよい。超疎水性は、液体が表面に対して１６０から１８０°の接触角を有し；例えば、脂質やミネラルオイルなどの他の液体により非湿潤性を有する場合、いわゆるリポフォビシティー（ｌｉｐｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）と呼ばれる場合を意味している。疎水性又はリポフォビシティーを示す材料例は、フッ化ポリマーであるテフロン（登録商標）；脂質により湿潤される高度に疎水性を有する材料、つまりリポフィリックである、ダイアモンドと正反対の性質を有する材料などである。超疎水性なる現象は、表面における適切な幾何学性の上に調整される。固体において完全に平坦な表面に相対して計測された水の接触角は、最も疎水性を有する場合であっても１４０°を超えることはない。
【００１０】
また、市販で利用可能な疎水性コーティングを製作するのに用いられる種々の試薬は、表面上、塗料、自己接着性ホイルなどに適用される液体の形状にて存在している。この種の塗料及びコーティングは、これらを傷つける粒子から自己的に洗浄されることを可能にする特性を有しており、また、霜で覆われたり、氷結したりしない。かかる人工的なコーティングにおける極度に低い疎水性に起因して、ガス状フィルムは、その表面に接することなく、液体のバルクに配置されたボディーの表面上に保持される。水が存在する条件下でガス状フィルムの保持を可能にするこの特性は、例えば、容器の側面や底部又はパイプラインの内部をカバーすべく、疎水性コーティングを製作すべく使用されており、従って、粘性抵抗を軽減する（米国特許第５，４７６，０５６号明細書）。
【００１１】
従って、抵抗を減じて製造されたものは、移動に関して選択されたパラメーターに関連し、或いは、側面のストライプにて制限された容器の平坦な底部にのみ関連している。（抵抗に関して）最も大きな軽減は、低い速度において生じる：これは、移動により持ち運ばれる不規則なガス状フィルム内部において、その損失を構築すべく、追加のガス部分を注入することを伴っていなければならず、液体の粗面は、この表面に相対して流動し、且つ、乱流により「剥ぎ取られる」。
【００１２】
これまで使用されてきた疎水性表面は、完全に制御された幾何学性を有しておらず、通常、等方性である。これらは、例えば、三次元の結晶の形態にて、表面上にワックス結晶により形成されるか、或いは、化学的に疎水化されたシリカ粒子を含有する塗料を噴霧することにより形成される。
【００１３】
米国特許第５，４７６，０５６号明細書は、例えば、リソグラフィー、スクリーン印刷又は電気的形成法により形成される、制御された幾何学性を有する、かかるコーティングを提唱している。無秩序状態であり、或いは規則的でさらに、等方性を有する幾何学性であるレリーフを使用する結果として（国際特許出願第００５０２３２号パンフレット）、かかるコーティングは、ガス状の潤滑剤を使用する場合に理論的な可能な粘性流動抵抗よりもさらに低く軽減することが可能となる。空気の粘度は、水よりも１００倍低く、水素の粘度は、それよりもさらに低く、ガスフィルムと接する流動体の粘性抵抗が、なぜか、完全に湿潤して浸漬された表面に比較して１００倍以上理論的に低くすることが可能となる。この等方性で、通常無秩序状態で、且つ、偶発的な幾何学性を有するコーティングを使用していることに起因して、液体のメニスカス（最も外側で、単一の分子で構成されるメニスカスであって、つまり、液体表面フィルムで、表面張力に起因して柔軟性を有している）に接触する表面は、移動方向を横切って、微細な波形（ｍｉｃｒｏｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）にて覆われており、表面の空間的配置に関して負の鋳造物に類似したものを再生する。従って、通過する液体に相対して移動するこれらの粗さは、より深い相で、コーティング表面からより離れた位置にて「引っかき傷」を付ける。このことは、剪断され、且つ強固なコーティングにて持ち運ばれる表面近傍の層を生じ、これは、内部剪断へと導き、且つ、乱流の発生を助長する。逆に、コーティング方向における液体表面の凸面の不規則性は、ガス状フィルムを持ち運び、剥がし、且つ破壊する。
【００１４】
疎水性潤滑剤の損失工程は、液体表面において出現する「ウィンド」波により加速され、ガス状クッションの膨張の後において繊細である。これらの「ウィンド」波は、ガス層にて持ち運ばれるガスのジ速いジェットに起因して発展する。外部の空気の注入により厚くされるこのガス状フィルムの不規則性は、同様の効果を発生する。容器プレーティングの前面部分における単一のギャップを介した極度の曝気を有する現在のシステムにおいて、コーティングは、側面よりもむしろ平坦な底部に適用されるのみである。かかる無秩序なコーティングのいくつかの部分は、偶発的なパターンの欠落に起因して、発生する超疎水性の現象に関して不規則となりすぎて、かかる薄い液体は、接続する液体を調節し、且つ、局部的に湿潤され離脱した表面は、一般的な抵抗を増加させるばかりでなく、極度の乱流を開始することが可能であり、且つ、泡の雲を発生することが可能であり、従って、ガス状フィルムの破壊を増加させることになる。
【００１５】
異方性で、超疎水性を有する表面であって、全体又はいくつかのセクションで線形であり、シリコン結晶上でリソグラフィーにより実験的な目的で製造された表面もまた、述べられている（Ｂｉｃｏ  Ｊ．，Ｍａｒｚｏｌｉｎ  Ｃ．，＆Ｑｕｅｒｅ  Ｄ．，１９９９，Ｐｅａｒｌ  Ｄｒｏｐｓ．  Ｅｕｒｏｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ４７（２），ｐｐ２２０−２２６）。平行な微細溝及びマイクロリブの単純なシステムにのみ含有されている考慮中のレリーブであって、作り出される接触角は、１３０°以上であって、測定方向に強く依存する。この種の表面配置は、流体力学の抵抗を軽減すべく提唱されていない。米国特許第５，０５４，４１２は、上述した公知の技術の幾つかを組み合わせた解決法を開示しており；マクロ的に見た溝のシステムが流動方向に平行であって、疎水性コーティングにて覆われている。乱流の伸展に対向する構造を構築しているこの溝は、ガス状フィルムを保持し、洗浄されることに対向して防御しているトラップの役割を演じている。このフィルムは、ノズルシステムを介してガスを注入することにより製造される。この解決法において、同様の構造的レベルのマクロ的な溝が用いられている。
【００１６】
使用されている他のシステムは、Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製の「シールコート（Ｓｅａｌｃｏａｔ）」なる下着のフロック加工コーティングの技術である。「シールコート」は、濃密にパックされた短く薄いポリマースレッドの層から構成されており、適当な樹脂にてカバーされた容器の底部又は側面上に直接静電気的に適用されている。ベルベット又はシールに類似した、かかるコーティングは、高い機械的抵抗性を有しており、毒性を有していないにもかかわらず、水系有機物に対して抵抗性を有している。従って、製造されたコーティングは、疎水加工すべく計画されていない。この繊維状の「シールコート」コーティングは、等方性であり、無秩序である。
【００１７】
繊維状の衣服における疎水性材料は、編み込まれていない繊維や編み込まれた繊維などの無秩序な構造として公知である。衣服工業に主としてデザインされた全ての公知のコーティング構造は、水圧抵抗を減少すべく適合されておらず、且つデザインされていない。
【００１８】
本発明の技術的な目的は、疎水性を生み出すであろう、かかる幾何学性のコーティングを与えることであり、水又はその他の液体に相対するぬれ角が、平角に近接しており、ガス相に対するアフィニティーが、液体相に対するアフィニティーを超えるものである。
【００１９】
粘性流動抵抗を減少する能力の意味において最適化された超疎水性コーティングは、船体の底部の下部にのみならず、パイプラインの側面又は内部にも適用されるべきである。かかるコーティングの有用性を同定する主たるパラメーターは、その機械的且つ物理化学的寿命、安定性、及びガス状態フィルムの均質な厚み及びレリーフを伴うことなく完全に湿潤された平坦な表面に比較して粘性抵抗を軽減しているところにある。
【００２０】
（本発明の開示）
上述にて特定した技術的な目的は、本発明に従った新規なコーティングをデザインすることにより解決され、再現性を有し、三次元の等方的な幾何学性及び構造を有している。
【００２１】
抵抗においてかなる低減して構築すべく、新規のコーティングは、正確に定義された異方性のフラクタルなる幾何学性を有し、特に計画された流体の流動方向に依存して与えられるべきである。この異方性は、その幾何学性に関連しており、幾何学性はフラクタルな粗さの方向的な特性であって、異なる方向における湿潤性の相違に関連している。
【００２２】
本発明によると、これらの幾何学性に関連した完全に異方性を有するコーティングを使用することを提唱しており、その一つは、１０μｍから数ナノメートルの範囲のスケールにて線形的且つフラクタルに配置され、極度な場合、ほぼ分子サイズの場合、流動方向にスムーズである。かかる線形構造のフラクタルな寸法は、その階層構造に起因しており：溝の形状及び数μｍから１０μｍ程度の幅のリッジを有する第１レベルの形態に起因しており、順に、数百から数千ナノメートルの範囲の溝及びリッジにより、最も良好な一つの断面が数ナノメートルのサイズを有している。個々の階層レベルの最外部分のみが湿潤されている場合を考慮すると、係る構造は、固定と液体とが効果的に接続している非常に小さな表面により特徴づけられるべきであり、コーティング表面の１％未満である。本発明における解決法は、無秩序であっても等方性であっても、抵抗において、公知の超疎水性コーティングに比較して劇的に軽減される。本発明に従った溶液中で潤滑剤として機能するガス状フィルムは、薄く、移動方向に均一な厚みを有しており、ウィンド波の形成を阻止し、液体の表面は、流動方向及び張力の方向にスムーズであり、これは、数μｍからナノメートルの非常に小さな曲率半径を有し、コーティングの方向に凸部を有し、伸張したセグメントに分割されているという事実に起因している。水の高い表面張力により強化された、かかるスムーズなリッジは、液体メニスカステーブルが変形されることを許容せず、且つ、流動体不安定性が発生されることを許容しない。
【００２３】
本発明に従った解決法の本質は、このコーティングが階層構造を有するフラクタル構造の表面を有することであって、第１階層レベルの形態は、コーティング基板の次に配置され、且つ、連続したレベルの形態は、全段階の階層構造レベルの形態の表面上に配置され、且つ、最も高いレベルの階層構造の形態の形状は、より低い階層レベルの形状を繰り返しており、この構造は、少なくとも二つの階層的溝及びリッジの形態を含んでおり；また、その表面は、異方性の幾何学性を有しており、流動に対して横の方向に最大限に展開されており、コーティングの基板に配置された二つのガス通路を伴っている。
【００２４】
本発明に従った解決法は、以下に特性した種々の変法及び組み合わせを有していてもよい：
コーティングは、モノシリック構造を有していてもよく、フラクタルな溝及びリッジは、材料層の表面上に直接配置されていてもよい。
【００２５】
コーティングは、内部接続された孔を有する多孔性の基板を有していてもよい。
【００２６】
コーティングは、内部接続されたチャネルを伴った均一な基板を有していてもよい。
【００２７】
コーティングは、コーティングの断面においてω型の輪郭を規定する溝及びリッジを有していてもよい。
【００２８】
コーティングは、コーティングの断面において、正弦的な輪郭を規定する溝及びリッジを有していてもよい。
【００２９】
コーティングは、コーティングの断面においてステップ様輪郭を規定する溝及びリッジを有していてもよい。
【００３０】
コーティングは、セミオープンワークの構造を有していてもよく、フラクタルな溝及びリッジは、コーティング基板により支持された繊維に配置されていてもよい。
【００３１】
コーティングは、セミオープンワークの構造を有していてもよく、フラクタルな溝及びリッジは、コーティング基板により支持された繊維の束状構造に配置されていてもよい。
【００３２】
コーティングは、基板により線形的に支持された繊維を有していてもよい。
【００３３】
コーティングは、オープンワーク構造を有していてもよく、フラクタルな溝及びリッジは、コーティングの基板の端部により結合されたヘアに配置されていてもよい。
【００３４】
コーティングは、コーティング基板の両端部により接続されたヘアを有していてもよく、従って、ループを規定していてもよい。
【００３５】
コーティングは、柔軟性を有する挿入部を有するヘアを有していてもよい。
【００３６】
コーティングは、編み込まれた層構造を伴ったヘアを有していてもよい。
【００３７】
コーティングは、平行なウィーブを伴った、編み込まれた層を有していてもよい。
【００３８】
本発明の使用に起因する主たる利点は、公知で適用される一定のシステムに比較して、流動体摩擦抵抗が劇的に軽減するということである。
【００３９】
本発明は、固体及び液体表面が互いに相対して移動し、且つ、速度を増加し及び／又はエネルギー消費を軽減すべく、その移動の抵抗を軽減することが肝要であるこれらすべての条件に適用されてもよい。さらに、上述した超疎水性コーティングは、キャビテーション、その構築の形成、エンクラステーション（ｅｎｃｒｕｓｔａｔｉｏｎ）又は水をサブマージされたボディー上のピットを阻止し、これらの寿命を延長することになる。
【００４０】
（図面の簡単な説明）
本発明に従った解決法は、開示した図面に示された例示的な実施例に説明されており、個々の図面は、１００μｍの側長を有するおよその寸法にて示されたコーティングを表している。
【００４１】
（本発明の実施例に関する記述）
本発明によるコーティングは、モノシリックで、セミオープンワーク及びオープンワークバリアントで製造されてもよい。
【００４２】
モノシリックコーティングは、全体的に、固形又は多孔性でかつ、さらに材料の集合体の一つに結合されている。材料の外部表面１上には、フラクタルな溝２及びリッジ３が存在しており、その断面は、ω型のライン（図１乃至図５に示す例）、通常のジグザグ型、大きい振幅の正弦又は長方形のバー（図８に示した例）を規定している。３０μｍ未満の距離だけ離れたこれら第１レベルの形態の概観は、溝２２及びリッジ３３で覆われており、その断面は、同様の形状であるが、より小型のサイズであって、１０から１００ナノメートルの範囲であり、後者は、図面には示していないが、数ナノメートルのサイズの良好な線形形態の別のローにて覆われている。
【００４３】
材料層１は、チャネル４を介して、基板６の底部に配されたギャップ５に取り付けられている。
【００４４】
モノシリック構造が最も良好に適用される環境は、特に、機械的損傷が疑われる場所である。かかる条件に最も低したコーティングは、自己修復性可能であることである。本発明に従って製造された、かかるモノシリックコーティングは、コーティング表面に垂直に配向した薄層の材料（ラミネート）のスタックで構成される。フラクタルで厚み毎に変化する階層構造のスタックは、図８に示したように、例えば、代替的に抵抗性層及び研磨に対して若干の抵抗性を有する層又は、選択した、異なる溶媒物質に対する種々の溶解性を有する層で構成される。断面にて観察可能なように、第２レベルの長方形カラム９９の階層構造システムで構成されており、より小さなスケールにて同様の形状を繰り返している。その修復は、損傷場所の研削及び研磨、並びに、これに続き、サンドブラスティングによる研削又は再流状の研磨剤懸濁液にて表面をカバーした後に超音波の作用による研削、又は、適切な化学試薬でのエッチングによる研削を含んでいる。選択可能な研磨の結果、この表面レリーフは、同時に、ナノメートルサイズ以下において、正確に再製造される。
【００４５】
平行のバンドを形成するセミオープンワークコーティングは、星型断面７又はフラクタルなバージョンにてコアに接続された繊維７の束状構造８を有する繊維を分離しており、同様の階層パターンを繰り返し、全長に渡って、材料層１に結合されている（図３及び図５）。
【００４６】
図１０、図１１、図１２及び図１３に示した実施例において、この層は、星型の断面を有する個々の繊維７のバンド、又は、コアに接続された繊維の束状構造８で構成されており、ポイント毎に支持体１０により、又は連続的な横方向の支持体１１により材料層に結合されている。
【００４７】
抵抗を軽減するものとして最も効果的なコーティングは、オープンワークコーティングである。かかるコーティングは、基板に対して互いに平行なヘア１２でおおわれている。このヘアは、星型の断面を伴った個々の繊維７の形態、又は、ラウンドコアと同じタイプの結合繊維のフラクタルな束状構造８で構成されており、幅と長さの比率が好ましくは材料層に結合されているベースにおいてより厚く、且つ、小さな断面に対して垂直である（図１４及び図１５）。
【００４８】
柔軟性を有するスキッドに類似した、かかる要素は、流動方向に対して横方向に、最小の程度にて、水テーブルを変形させる。流体力学的な観点からみて最も有利なのは、ヘア１２‘を全長に渡ってより薄く製造することが技術的に最も難しいにもかかわらず、溝及びリッジが均一な形態にて分離した配置された表面配置に関して、ヘアの半径１２’が減少するにもかかわらず、基板に垂直な平板において互いに常に平行である（図１９）。かかる幾何学性は、ストリームラインが押しつぶされることを阻止しており、その流動をブロックすること及び液体の乱流の展開を阻止しており、これは、ヘア１２の端部に向かって狭くなるにつれ、液体がチャネルに侵入することへと発展する。基板に対してその端部の一つにより、例えば、静電気的フロッキングにより、結合しているヘア１２、１２‘は、１０から２０μｍの距離にて、密集して分散されてもよいが、互いに接するべきではない。
【００４９】
特に、この方法を使用することが可能なことは、コーティングが、その異方性の方向に適合させることであり、従って、より少ない抵抗の方向を変化する流動方向へと適合させることである。従って、水ビヒクルの方向に対して横方向のストリームラインに従う多目的なコーティングを生み出す方法が存在し、山の川における激しく／混乱した乱流する水における乱流条件にて使用される。かかる結果は、各ヘア１２、１２‘のベース上のベントの強固さを劇的に軽減することにより製造されてもよい。不均一な内部レオロジー構造を有するにもかかわらず、幾何学的連続性として、柔軟なエラストマーで出来た複数の薄く柔軟なインサート１３で構成される繊維のセクションを製造することは望ましく、ヘア１２、１２’の残りが製造されているより強固な材料のセクションが空間を置いて配置されている。このセグメント化は、接合部に対して完全な柔軟性を確実にするが、確実な角度範囲においてのみである（図１６）。かかる構造を有することにより、各ヘア１２、１２‘は、局部的なストリームラインにそれ自体が一致して配向する。ヘア１２、１２．１’は、また、プレストレスされたループの形態にてそれら両端により基板に結合されてもよいが（図２０及び図２１）、モノシリック又はセミオープンワークバージョンと同様、かかる解決法は、一つの流動方向にのみ適している。
【００５０】
この実施例は、また、編み込まれた層１５の形態を有していてもよい（図２２及び図２３）。繊維のバンド又はスレッドウェービー（ｔｈｒｅａｄ  ｗａｖｙ）又は偶発的な様式にてツイストされた形態で構成された通常のジャカード編みとは対象的に、ここに提唱する、編み込まれた層１５は、基板に突き刺す分離した初歩的又は複合的な繊維で製造される（図２４）：厚みのある、編み込まれた繊維、編み込まれていない繊維又はホイルは、平行な編み込みのシステムを有している。複数の隣り合う初歩的な編み込みは、横方向のリッジを形成してもよく、水テーブルにおいて、対応する、移動方向を横切る「負」の溝を形成し、抵抗を増加する。これが、上記の初歩的で、同一の平行ループで、サテンとしての綾織、又は杉綾模様の編み込みバリアントにおいて、偶発的あるいは規則正しいシフトにて、かかる編み込みを製造することが利点を有する理由である。
【００５１】
材料層１に関する二つの基本的なバージョンは、上述のモノシリック、セミオープンワーク型及びオープンワーク型システムの全てに代替的に使用可能なように計画される。第１実施例において、チャネルシステム４にて、規則正しい間隔又は無秩序な様式にて配置して穴を開けて、基板プレートを装備すべく計画されている（図１、図４、図８、図１０、図１２、図１４、図２０、図２２）。
【００５２】
第２実施例において、層１は、プレートの形態を有しており、マイクロメートルサイズの内部連結したポアを有する多孔性材料製であって、且つむき出しで追加的に疎水性メンブレンにて覆われており、液体が透過せず、且つ、ガスは簡単に透過する、例えば、ＧｏｒｅＴｅｘ（登録商標）タイプのメンブレンである（図２、図５、図１１、図１３、図１５、図２１、図２３）。
【００５３】
別に、より薄いプレート６は、例えば、ピン、カラム、リベットなどのスペーサー／コネクターにより、材料の側面上における層１に結合されている。二つのプレート間のスペースは、ギャップ５を形成しており、このシステムが、いくつかの条件において、浸漬された超疎水性コーティングに適切な機能に関して必要な追加のガスを分布するためのものであって、基本的に、安定状態において、このガス状フィルムは、外的に超疎水性コーティングを取り巻く液体を脱気し且つ上流することにより形成され、且つ同時に保持されてもよい。いくつかの極限的な条件に必要な（圧縮空気又は非常に低い粘性を有する水素の）ギャップ５及びチャネル４のシステムを介してコーティング表面に供給されるガスは、浸漬体を取り囲む液体により加重される静水応力をバランス取りしている。深さとともに増加するこの圧力は、圧縮し、従って、より薄いガス状フィルムを作り出している。供給されたガスは、容量におけるこの減少を補完し、かつ、分散され且つ周囲の液体に溶解されるガス状フィルムの損失を生み出すとともに、移動の間に剥がされている。
【００５４】
このコーティングにおける材料の適切な選択は、その耐久性に顕著に影響を与え、計画された作業環境に依存する。懸濁液を含まない清浄な水を運搬するパイプラインに関して、材料の機械的特性は、重要ではなく：問題なのは、腐蝕に対するその抵抗性のみであって、つまり、ポリマーがなぜ、このケースにおいて最適な解決法であるかという理由である。表面及び潜水用容器に関してより適切なのは、セラミック材料、ガラス、ステンレス、海水に耐性を有する合金、チタン及び選択されたポリマーである。カヌー、サーフボード、又は小型のヨットなどの小型の浮遊容器の場合、衝撃、底部又は他の浮遊物体及び動物に対する摩擦、浜辺における砂利、砂に対する抵抗並びに水に分散された材料の損失に起因する摩擦に抵抗性を有するこの表面は、極限状態の機械的特性を有するコーティング材料を要求し、例えば、ダイアモンド、ダイアモンド様グラファイト、シリカカーバイド、コランダム、複合材料、高い抵抗性を有するエラストマーなどの弾性材料が挙げられる。また、上述のように、表面層の研磨に模かかわらず、自己再生の能力を与えるべく、コーティングの材料を選択し、コーティングの内部薄板状構造をデザインすることも可能である。
【００５５】
コーティング表面の疎水性を作り出す最適な試薬の選択は、多くのファクターに依存し、さらに、与えられたコーティングを製造する材料に関して、作業環境及び物理化学的適合性（アフィニティー）にも初期的に依存する。パイプラインによる清浄水の運搬の場合、全体のコーティングは、例えば、テフロン（登録商標）などの高度に疎水性であり、柔軟なフッ化ポリマーであるか、その誘導体などで製造されてもよい。同様にダイアモンド又はシリコンカーバイドも、天然の疎水性を有する物質である。もし他の材料を、コーティングに関する基板として使用した場合、種々の無機化合物から選択してもよく、初期的に、トリフルオロメチレン及びその誘導体などのシランやフッ化ポリマーであって、水又は有機溶媒に可溶性であり、後者を蒸発させたのち、薄い均一なメンブレンを形成し、又はフッ素化された化学的又は熱的セット樹脂を用いてもよい。これらの組成のいくつかは、防水性を有する種々の種類のガラス、セラミック材料に使用され、又は、天然期限の材料に使用される、他の物質は、ポリマー又は金属表面に適用される。耐水性を付与すべく耐水性繊維に初期に適用されていた合成且つ天然のワックスは、非常に柔軟な物質であり、磨耗に影響を受けやすく、場合によって、機械的磨耗にそれほど曝露されない要素を疎水化すべく適用されてもよい。
【００５６】
その制御中、表面に適用される疎水性化学物質層の分解に備えるべきである：これは、研磨、化学的又は光化学的分解により起こる可能性があり；超疎水性表面は、自己洗浄性を本質的に有しているという事実にもかかわらず、表面もまた、ホコリ、オイル誘導体、水、有機物、及びデポジットにて覆われていてもよい。かかる場合、この表面は、古い疎水性剤及びデポジットの層を除去すべく注意深く洗浄されなければならず；これは、溶媒の降圧ジェット又は界面活性剤溶液により行われてもよく、適切な物質にて均一に再コートされる。
【００５７】
図２５のブロック図は、ガスクッション下の、水表面（テーブル）の複合的形態及び力学を示している。常套的な技術において、このクッションは、フラクタルな超疎水性コーティング（理解を助けるため、この図面では透明に描いている）と液体を取り巻く液体との間にエアを注入することにより製造されている。
【００５８】
最も重要なコンポーネントは、以下のシンボルにて表している。
【００５９】
Ｑ−展開するガス泡、Ｒ−液体により全体的に取り囲まれたガス泡、Ｓ−水中にて展開する乱流ボルテックス、Ｔ−ガス中にて展開する乱流ボルテックス、Ｕ−周囲を取り巻く液体に相対する、コーティングの相対的な移動方向、Ｖ−（図面に示した領域の外側に配置された）スロットを介した空気の流れ、Ｗ−周囲の液体にて破壊又は局部的に破壊された表面に結合する液体ブリッジの表面。
【００６０】
図２６のブロック図は、本発明に従って製造された異方性で、モノシリックで、線形のコーティング上に保持されたガス状フィルムの底部における水表面（テーブル）の安定で、異方性で、経時的に安定な形態を示している。移動方向にスムーズな薄膜は、フラクタルなコーティングの、極限で、異方性で、疎水性の結果として同時に形成する。水テーブルは、Ｍにて示され、ガス状フィルムは、Ｐにて示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】例示的な実施例において、ω型の断面を有するセクションであって、フラクタルで、線形の異方性を有するモノシリックなコーティングを示しており、マイクロチャネルを伴った固形の基板を有しており、底部層と基板との間にエアギャップを伴っている。
【図２】例示的な実施例において、ω型の断面を有するセクションであって、フラクタルで、線形の異方性を有するモノシリックなコーティングを示しており、マイクロポアを伴った固形の基板を有しており、底部層と基板との間にエアギャップを伴っている。
【図３】図１及び図２に示したＡに係る拡大図であって、コーティング表面の要素を構成する個々のリッジを示しており、サブミクロンの断面を有する複数の個々の溝及びリッジで構成されており、より小型のスケールにおいて、同様の階層構造パターンを繰り返している。
【図４】例示的な実施例における、フラクタルで、線形の異方性を有するセミオープンワークコーティングのセクションであって、マイクロチャネルを有する固体の基板を有しており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図５】例示的な実施例における、フラクタルで、線形の異方性を有するセミオープンワークコーティングのセクションであって、マイクロポアを有する固体の基板を有しており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図６】星型断面を有するセミオープンワーク又はオープンワークコーティングのフラクタルなバリアントの外部表面を同定する単一要素Ｂ１に関する拡大図であって、より小さなスケールにて同様の階層構造を繰り返している。
【図７】円柱コアに結合したサブミクロンの「レイ」を伴った星型断面を有する複数の要素ファイバーで構成されるセミオープンワーク又はオープンワークコーティングのフラクタルなバリアントの外部表面を同定する単一要素Ｂ２に関する拡大図であって、より小さなスケールにて同様の階層構造を繰り返している。
【図８】ハイブリッド型で、薄板状で、サンドイッチ型のマイクロチャネル基板を有するフラクタルな線形異方性のコーティングに関する拡大図であって、二つの材料で構成されており、一つは、溝を形成し、他はリッジを形成し、カラムにて支持されており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図９】図８に示したＣに関する拡大図であって、長方形の断面を伴った個々のリッジを示しており、コーティング上の線形突起の表面を同定しており、要素リッジで構成されており、より小さなスケールにて同様の階層構造を繰り返している。
【図１０】平行な繊維又は結合繊維の束状構造の例示的な実施例における、フラクタルで線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、マイクロチャネルを伴った固形の基板を伴ったポイント毎に取り付けられた支持体により接続され、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図１１】平行な繊維又は結合繊維の束状構造の例示的な実施例における、フラクタルで線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、マイクロポアを伴った固形の基板を伴ったポイント毎にスペーサー／支持体要素により接続され、底部層と基板との間にエアギャップを有しである。
【図１２】星型の断面又は結合繊維の束状構造を伴った平行な繊維を伴ったフラクタルで、線形で、異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、固形基板を伴った連続的なスペーサー／支持体要素により接続されており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図１３】星型の断面又は結合繊維の束状構造を伴った平行な繊維を伴ったフラクタルで、線形で、異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、マイクロポアを伴った固形基板を有する連続的で横切ったスペーサー／支持体要素により取り付けられており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図１４】ヘアの外部カバーを伴った、フラクタルで線形で、異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、星型断面又は結合繊維の束状構造を有する平行な繊維で構成され、マイクロチャネルを伴った固形基板にて、ポイント毎に取り付けられており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図１５】ヘアの外部カバーを伴った、フラクタルで、線形で、異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、星型断面又は結合繊維の束状構造を有する平行な繊維で構成され、マイクロポアを有する基板にて、ポイント毎に取り付けられ、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図１６】簡単な繊維又は繊維の束状構造で製造された個々のヘアであって、フラクタルな様式にて構成され、ポイント毎にコーティングの基板に結合している。
【図１７】個々のヘアが他のバリアントであって、コーティングに平行な平面において柔軟性を有し、常に、局部的なストリームラインに平行に配向しており、ポイント毎にコーティングの基板に結合しである。
【図１８】図１７にてマークした斜視図のＩ−Ｉにおける個々のへアである。
【図１９】図１７にてマークした斜視図のＩＩ−ＩＩにおける個々のへアである。
【図２０】外部カバーを有するフラクタルで、線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、ヘアのループで構成され、マイクロチャネルの基板を伴っており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図２１】外部カバーを有するフラクタルで、線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、ヘアのループで構成され、マイクロポアの基板を伴っており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図２２】編み込みループの形態のヘアの外部カバーを伴ったフラクタルで、線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、マイクロチャネルの基板を伴っており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図２３】編み込みループの形態のヘアの外部カバーを伴ったフラクタルで、線形で異方性でオープンワークのコーティングのセクションであって、マイクロポアの基板を伴っており、底部層と基板との間にエアギャップを有している。
【図２４】ジャカード織りのタイプである。
【図２５】ガス状クッションの底部での水テーブル（表面）の複合形態及び力学を示したブロック図である。
【図２６】本発明に従って製造された異方性で線形でモノシリックな表面上に存在するガス状フィルム上の水テーブル（表面）の安定した異方性で静止的で経時的な形態における形態を示したブロック図である。
【国際公開パンフレット】
2005507313.tif 000003
2005507313.tif 000004
2005507313.tif 000005
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【国際調査報告】
2005507313.tif 000048
2005507313.tif 000049