(57)【要約】【課題】超疎水性ファイバー及びそのマット、それらの作成方法、及びそれらの利用方法を提供する。【解決手段】共重合体を含み、１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すファイバー及びそのファイバーのマット、並びにそれらの作成方法を提供する。前記方法は、シリコン構造体を含み、１ｍＪ／ｍ２未満の表面エネルギーを有する構成要素を含む共重合体を含む溶液をエレクトロスピニングするステップを含む。【選択図】図8
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共重合体を含むファイバーであって、
１５０°を越える水接触角、１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すことを特徴とするファイバー。
【請求項２】
請求項１に記載のファイバーであって、
当該ファイバーの直径は、１ｎｍ〜５ミクロンであることを特徴とするファイバー。
【請求項３】
請求項２に記載のファイバーであって、
前記直径は、１〜５００ｎｍの間であることを特徴とするファイバー。
【請求項４】
請求項１に記載のファイバーであって、
前記水接触角は、１６０°を越えることを特徴とするファイバー。
【請求項５】
請求項１に記載のファイバーであって、
エレクトロスパン・ファイバーであることを特徴とするファイバー。
【請求項６】
請求項１に記載のファイバーであって、
ミクロ相分離を示すことを特徴とするファイバー。
【請求項７】
請求項１に記載のファイバーであって、
構成要素を含み、かつ前記構成要素の表面エネルギーが１ｍＪ／ｍ２未満であることを特徴とするファイバー。
【請求項８】
請求項７に記載のファイバーであって、
前記構成要素は、当該ファイバーの表面に分離することを特徴とするファイバー。
【請求項９】
請求項７に記載のファイバーであって、
前期構成要素は、前記共重合体の一部であることを特徴とするファイバー。
【請求項１０】
請求項７に記載のファイバーであって、
前記構成要素は、シリコン構造体を含むことを特徴とするファイバー。
【請求項１１】
請求項１０に記載のファイバーであって、
前記シリコン構造体は、樹脂状、直鎖状、分岐状、架橋された、架橋可能なシリコン構造体、又はそれらの任意の組み合わせであることを特徴とするファイバー。
【請求項１２】
請求項１０に記載のファイバーであって、
前記シリコン構造体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であることを特徴とするファイバー。
【請求項１３】
請求項７に記載のファイバーであって、
前記構成要素は、フッ素を含むことを特徴とするファイバー。
【請求項１４】
請求項１に記載のファイバーであって、
前記共重合体は、ポリイソブチレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、それらの誘導体、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とするファイバー。
【請求項１５】
請求項１に記載のファイバーであって、
前記共重合体は、ブロック、グラフト、星形、又はランダム共重合体を含むことを特徴とするファイバー。
【請求項１６】
請求項１５に記載のファイバーであって、
前記ブロック共重合体は、ポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）であることを特徴とするファイバー。
【請求項１７】
請求項１５に記載のファイバーであって、
前記ファイバーは、ポリスチレン（ＰＳ）マトリックス内に不均一に分散しているポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックを含むことを特徴とするファイバー。
【請求項１８】
請求項１７に記載のファイバーであって、
前記ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックは、前記ファイバーの表面に分離することを特徴とするファイバー。
【請求項１９】
請求項１５に記載のファイバーであって、
前記ブロック共重合体は、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−エーテルイミド）を含むことを特徴とするファイバー。
【請求項２０】
請求項１に記載のファイバーであって、
所定の表面粗さ特性を示すことを特徴とするファイバー。
【請求項２１】
請求項１に記載のファイバーを含むことを特徴とする構成物又は製造品。
【請求項２２】
共重合体を含むファイバーの超疎水性マットであって、
１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すことを特徴とするマット。
【請求項２３】
請求項２２に記載のマットであって、
１６０°を越える水接触角を示すことを特徴とするマット。
【請求項２４】
請求項２２に記載のマットであって、
前記接触角、前記接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して、等方性を示すことを特徴とするマット。
【請求項２５】
請求項２２に記載のマットであって、
前記接触角、前記接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して、異方性を示すことを特徴とするマット。
【請求項２６】
請求項２２に記載のマットであって、
前記ファイバーの直径は、１ｎｍ〜５ミクロンであることを特徴とするマット。
【請求項２７】
請求項２６に記載のマットであって、
前記直径は、１〜５００ｎｍの間であることを特徴とするマット。
【請求項２８】
請求項２２に記載のマットであって、
前記ファイバーは、エレクトロスパン・ファイバーであることを特徴とするマット。
【請求項２９】
請求項２２に記載のマットであって、
前記ファイバーは、ミクロ相分離を示すことを特徴とするマット。
【請求項３０】
請求項２２に記載のマットであって、
前記ファイバーは、構成要素を含み、
当該構成要素の表面エネルギーは、１ｍＪ／ｍ２未満であることを特徴とするマット。
【請求項３１】
請求項３０に記載のマットであって、
前記構成要素は、前記ファイバーの表面に分離することを特徴とするマット。
【請求項３２】
請求項３０に記載のマットであって、
前記構成要素は、前記共重合体の一部であることを特徴とするマット。
【請求項３３】
請求項３０のマットであって、
前記構成要素は、シリコン構造体を含むことを特徴とするマット。
【請求項３４】
請求項３３に記載のマットであって、
前記シリコン構造体は、樹脂状、直鎖状、分岐状、架橋された、架橋可能なシリコン構造体、又はそれらの任意の組み合わせであることを特徴とするマット。
【請求項３５】
請求項３３のマットであって、
前記シリコン構造体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であることを特徴とするマット。
【請求項３６】
請求項３０に記載のマットであって、
前記構成要素は、フッ素を含むことを特徴とするマット。
【請求項３７】
請求項２２に記載のマットであって、
前記共重合体は、ポリブチレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、それらの任意の誘導体、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とするマット。
【請求項３８】
請求項２２に記載のマットであって、
前記共重合体は、ブロック、グラフト、星形、又はランダム共重合体を含むことを特徴とするマット。
【請求項３９】
請求項３８に記載のマットであって、
前記ブロック共重合体は、ポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）を含むことを特徴とするマット。
【請求項４０】
請求項３８に記載のマットであって、
前記ファイバーは、ポリスチレン（ＰＳ）マトリックス内に不均一に分散しているポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックを含むことを特徴とするマット。
【請求項４１】
請求項４０に記載のマットであって、
前記ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックは、前記ファイバーの表面に分離することを特徴とするマット。
【請求項４２】
請求項３８に記載のマットであって、
前記ブロック共重合体は、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−エーテルイミド）を含むことを特徴とするマット。
【請求項４３】
請求項２２に記載のマットであって、
前記マットは、所定の表面粗さ特性を示すことを特徴とするマット。
【請求項４４】
請求項２２に記載のマットであって、
０．１〜１００ミクロンの大きさの微細孔を有することを特徴とするマット。
【請求項４５】
請求項２２に記載のマットを含む製品。
【請求項４６】
請求項４５に記載の製品であって、
防水性、耐水性、又は排水性物質であることを特徴とする製品。
【請求項４７】
請求項４５に記載の製品であって、
自浄物質であることを特徴とする製品。
【請求項４８】
請求項４５に記載の製品であって、
コーティング物質であることを特徴とする製品。
【請求項４９】
請求項４８に記載の製品であって、
前記コーティングは、抗力を低減することを特徴とする製品。
【請求項５０】
請求項４５の記載の製品であって、
布であること特徴とする製品。
【請求項５１】
請求項５０に記載の製品であって、
前記布は、通気性であることを特徴とする製品。
【請求項５２】
請求項５０に記載の製品であって、
前記布は、ろ過機能を有することを特徴とする製品。
【請求項５３】
請求項５０に記載の製品であって、
前記布は、吸収機能を有することを特徴とする製品。
【請求項５４】
請求項５０に記載の製品であって、
前記布は、不織布であることを特徴とする製品。
【請求項５５】
請求項５０に記載の製品であって、
前記布は、防水性又は耐水性であることを特徴とする製品。
【請求項５６】
請求項４５に記載の製品であって、
前記製品は、薬剤送達システムであることを特徴とする製品。
【請求項５７】
請求項４５に記載の製品であって、
包帯又はパッチであることを特徴とする製品。
【請求項５８】
請求項５７に記載の製品であって、
前記包帯又はパッチは、薬剤を含むこと特徴とする製品。
【請求項５９】
超疎水性ファイバー又はファイバー群を作成するための方法であって、
シリコン構造体を有し、１ｍＪ／ｍ２未満の表面エネルギーを有する構成要素を含む共重合体を有する溶液をエレクトロスピニングするステップを含み、
前記溶液が所定の伝導性、表面張力、及び粘弾性の流体特性を有することにより、前記エレクトロスピニングで１５０°を越える水接触角及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示す超疎水性ファイバー又はファイバー群が形成されることを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５９に記載の方法であって、
前記ファイバーの直径は、１ｎｍ〜５ミクロンの間であることを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項５９に記載の方法であって、
前記直径は、１ｎｍ〜５００ｎｍの間であることを特徴とする方法。
【請求項６２】
請求項５９に記載の方法であって、
前記水接触角は、１６０°を越えることを特徴とする方法。
【請求項６３】
請求項５９に記載の方法であって、
前記ファイバーは、ミクロ相分離を示すことを特徴とする方法。
【請求項６４】
請求項５９に記載の方法であって、
前記構成要素は、前記ファイバーの表面に分離することを特徴とする方法。
【請求項６５】
請求項５９に記載の方法であって、
前記シリコン構造体は、樹脂状、直鎖状、分岐状、架橋された、架橋可能なシリコン構造体、又はそれらの任意の組み合わせであること特徴とする方法。
【請求項６６】
請求項５９に記載の方法であって、
前記シリコン構造体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であること
を特徴とする方法。
【請求項６７】
請求項５９に記載の方法であって、
前記構成要素は、フッ素を含むことを特徴とする方法。
【請求項６８】
請求項５９に記載の方法であって、
前記共重合体は、ポリイソブチレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、それらの任意の誘導体、又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする方法。
【請求項６９】
請求項５９に記載の方法であって、
前記共重合体は、ブロック、グラフト、星形、又はランダム共重合体を含むことを特徴とする方法。
【請求項７０】
請求項６９に記載の方法であって、
前記ブロック共重合体は、ポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項７１】
請求項７０に記載の方法であって、
前記溶液内の前記ポリ（スチレン−ｃｏジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、２１％であることを特徴とする方法。
【請求項７２】
請求項５９に記載の方法であって、
前記ファイバーは、ポリスチレン（ＰＳ）マトリックス内に不均一に分散したポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックを含むことを特徴とする方法。
【請求項７３】
請求項７２に記載の方法であって、
前記ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックは、前記ファイバーの表面に分離することを特徴とする方法。
【請求項７４】
請求項５９に記載の方法であって、
前記ファイバーは、所定の表面粗さ特性を示すことを特徴とする方法。
【請求項７５】
請求項５９に記載の方法であって、
前記溶液は、テトラヒドロフラン、ジエチルホルムアミド、クロロホルム、又はそれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７６】
請求項５９に記載の方法であって、
前記溶液は、テトラヒドロフラン及びジエチルホルムアミドをそれぞれ３：１の比でさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７７】
請求項５９に記載の方法であって、
前記溶液は、クロロホルム及びジエチルホルムアミドをそれぞれ４：１の比でさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７８】
請求項５９に記載の方法であって、
前記ファイバーを含む超疎水性マットを作成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７９】
請求項７８に記載の方法であって、
前記マットは、所定の表面粗さ特性を示すことを特徴とする方法。
【請求項８０】
請求項７８に記載のマットであって、
大きさが０．１〜１００ミクロンの間である微細孔を有することを特徴とするマット。
【請求項８１】
請求項７８に記載の方法であって、
前記接触角、前記接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して、異方性を示すことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１５０°を越える水接触角及び１５°を下回る水接触角ヒステリシスを示すファイバー、並びにその作成及び利用方法に関連する。本発明は、さらに、超疎水性ファイバーマット、その作成方法、及びその利用方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロスピニング法は、ミクロン、サブミクロン、及びナノ（＜１００ｎｍ）オーダーの直径を有する重合体ファイバーを作成するための汎用的な方法である。多くの重合体材料が均一な長ファイバーになるようにエレクトロスピニングされており、そのファイバーの様々な利用法が幅広く認知されている。エレクトロスピニング法では、静電気力を用いて重合体ジェットを伸長させ、超細ファイバーを形成する。エレクトロスピニングで発生する電気流体力学的不安定性、帯電ジェットの電荷密度（及び間接的に関連する溶液電気伝導度）、表面張力、及び溶液の粘弾性が、ファイバー作成、並びにファイバーの大きさ及び均一性の制御に重要な働きをすることが示されている。このようなファイバーの内部構造の形成は、一般的に、ファイバー（粘土、ナノチューブ、及び金属又は酸化物粒子などの非混和性添加剤を含めて）を乾燥及び固化させる際のホモ重合体の結晶化及び重合体ブレンドのマクロ相分離を用いることでしか行うことができなかった。
【０００３】
ブロック共重合体を使用すると、ミクロ相分離を用いてエレクトロスパン（エレクトロスピニングされる）ファイバーに内部構造の形成を誘導できる別の方法が得られる。共重合体は、バルクの状態では、分子量、構成要素の体積分率、及び異なる重合体ブロックの非混和性の程度に応じて、球状、シリンダー状、らせん状、層板状などのミクロ相分離構造を形成することが知られている。薄膜の状態では、表面力及び閉じ込め効果（confinement effect）が相分離挙動を変化させるほど強いことが示された。しかしながら、密閉されたシリンダー状の形状及びサブミクロンオーダーの大きさを有するファイバーのような形状におけるミクロ相分離に関して、このような情報は、現在のところ、得られていない。したがって、ブロック共重合体のエレクトロスピニングは、表面化学、薬剤送達、及び多機能ファイバーを含む様々な用途において有望であるだけでなく、本質的な科学的関心がもたれている。
【０００４】
固体表面の濡れ挙動は、様々な商用利用に対して重要であり、表面エネルギー又は化学、及び表面粗さに依存する。現在、１５０°を越える水接触角を示す表面は、「超疎水性」であると見なされており、その防水性及び自浄性（self-cleaning）の利用に関して絶大な関心の対象となっている。超疎水性などの望ましい表面特性、並びに機械的強度及び完全性などの他の特性をもたらすファイバー形成プロセス及び製品を開発する必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施形態では、本発明は、共重合体を含むファイバーであって、１５０°を越える水接触角、１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すこと特徴とするファイバーを提供する。
【０００６】
ある実施形態では、本発明は、共重合体を含むファイバーの超疎水性マットであって、前記ファイバーが１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すことを特徴とするマットを提供する。
【０００７】
ある実施形態では、本発明は、超疎水性ファイバー又はファイバー群を作成するための方法であって、シリコン構造体を含み、１ｍＪ／ｍ２未満の表面エネルギー有する構成要素を含む共重合体を含む溶液をエレクトロスピニングするステップを含み、前記溶液が所定の伝導性、表面張力、及び粘弾性の流体特性を有することにより、前記エレクトロスピニングで１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示す超疎水性ファイバー又はファイバー群が形成されることを特徴とする方法を提供する。
【０００８】
ある実施形態では、本発明に係る方法は、前記ファイバーを含む超疎水性マットを作成するステップをさらに含む。
【０００９】
ある実施形態では、本発明は、本発明に係るファイバーを含む構成物を提供する。
【００１０】
ある実施形態では、本発明は、本発明に係るファイバー又はマットを含む製品を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ある実施形態では、本発明は、共重合体を含むファイバーであって、１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すこと特徴とするファイバーを提供する。
【００１２】
ある実施形態では、本発明は、共重合体を含むファイバーの超疎水性マットであって、前記ファイバーが１５０°を越える水接触角、及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示すことを特徴とするマットを提供する。
【００１３】
本発明のある実施形態では、水接触角は１６０°を越え得る。他の実施形態では、水接触角は、約１６３°であり得る。他の実施形態では、水接触角は、１６０〜１６５°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角は、１５０〜１６０°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角は、１６０〜１６５°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角は、１６０〜１７０°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角は、１６０〜１７５°の間であり得る。
【００１４】
本発明のある実施形態では、水接触角ヒステリシスは１０〜１５°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角ヒステリシスは１０〜１４°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角ヒステリシスは８〜１３°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角ヒステリシスは６〜１２°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角ヒステリシスは５〜１０°の間であり得る。他の実施形態では、水接触角ヒステリシスは０〜５°の間であり得る。
【００１５】
本発明のある実施形態では、ファイバーは、所定の表面粗さ特性を示し得る。
【００１６】
本発明のある実施形態では、マットは、エレクトロスパン・マットであり得る。他の実施形態では、マットは、湿潤特性を示し得る。他の実施形態では、マットは、ファイバーのみで構成され得る。他の実施形態では、マット内のファイバーは、均一であり得る。他の実施形態では、マットは、平面内で不規則な方向に向いているファイバーのみで構成され得る。他の実施形態ではマットは、１６０°を越える水接触角を示し得る。他の実施形態では、マットは、約１６３°の水接触角を示し得る。本発明のある実施形態では、マットは、１６０〜１６５°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、マットは、１５０〜１６０°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、マットは、１６０〜１６５°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、マットは、１６０〜１７０°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、マットは、１６０〜１７５°の間の水接触角を示し得る。
【００１７】
本発明のある実施形態では、マットは、１０〜１５°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、マットは、１０〜１４°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、マットは、８〜１３°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、マットは、６〜１２°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、マットは、５〜１０°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、マットは、０〜５°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。
【００１８】
本発明のある実施形態では、マットは、接触角、接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して等方性を示し得る。
【００１９】
本発明のある実施形態では、マットは、接触角、接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して異方性を示し得る。
【００２０】
本発明のある実施形態では、マットは、接触角、接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して等方性を示す領域、接触角、接触角ヒステリシス、又はそれらの組み合わせに関して異方性を示す領域、又はそれらの組み合わせを含み得る。
【００２１】
本発明のある実施形態では、マットは、所定の表面粗さ特性を示し得る。
【００２２】
本発明のある実施形態では、マットは、０．０１〜１００ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．１〜１００ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．１〜５０ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．１〜１０ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．１〜５ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．１〜２ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、マットは、０．２〜１．５ミクロンの間の大きさの微細孔を有し得る。他の実施形態では、微細孔の大きさは不均一であり得る。他の実施形態では、微細孔の大きさは均一であり得る。
【００２３】
本発明のある実施形態では、ファイバー又はマットの一部若しくは大部分のファイバーの直径は、１ｎｍ〜５ミクロンの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１〜５００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１〜１００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１００〜３００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１００〜５００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、５０〜４００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、２００〜５００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、３００〜６００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、４００〜７００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、５００〜８００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、５００〜１０００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１０００〜１５００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、１５００〜３０００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、２０００〜５０００ｎｍの間である。又は、他の実施形態では、前記直径は、３０００〜４０００ｎｍの間である。
【００２４】
本発明のある実施形態では、ファイバーは、エレクトロスパン・ファイバーであり得る。
【００２５】
本発明のある実施形態では、ファイバーは、ミクロ相分離を示し得る。
【００２６】
本発明のある実施形態では、ファイバーは、とりわけ、表面エネルギーが５ｍＪ／ｍ２未満の構成要素を含み得る。本発明のある実施形態では、ファイバーは、とりわけ、表面エネルギーが１ｍＪ／ｍ２未満の構成要素を含み得る。他の実施形態では、構成要素の表面エネルギーは、０．１〜１ｍＪ／ｍ２の間である。他の実施形態では、構成要素の表面エネルギーは、０．１〜０．５ｍＪ／ｍ２の間である。他の実施形態では、構成要素の表面エネルギーは、０．５〜０．９ｍＪ／ｍ２の間である。
【００２７】
ある実施形態では、構成要素は、ファイバーの表面に分離し得る。他の実施形態では、前記構成要素は、共重合体の一部であり得る。他の実施形態では、構成要素は、とりわけ、シリコン構造体を含み得る。他の実施形態では、シリコン構造体は、とりわけ、樹脂状、直鎖状、分岐状、架橋された、架橋可能なシリコン構造体、又はそれらの任意の組み合わせであり得る。他の実施形態では、シリコン構造体は、とりわけ、ポリジメチルシロキサン（poly-dimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）を含み得る。他の実施形態では、シリコン構造体は、とりわけ、フッ素を含み得る。
【００２８】
本発明のある実施形態では、共重合体は、とりわけ、ポリイソブチレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、それらの誘導体、又はそれらの組み合わせを含んでいる場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、置換されている又はされていない場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、飽和又は不飽和である場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、直鎖状又は分岐状である場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、アルキル化されている場合がある。他の実施形態では、アルキル化は、メチル化である場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、ハロゲン化されている場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、塩素化されている場合がある。他の実施形態では、ポリオレフィンは、とりわけ、ポリイソブチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はそれらの任意の組み合わせを含んでいる場合がある。他の実施形態では、本発明に係る共重合体は、フッ素化されている場合がある。他の実施形態では、共重合体は、とりわけ、ポリ（アルファメチル）スチレンを含んでいる場合がある。
【００２９】
他の実施形態では、共重合体としては、とりわけ、ブロック、グラフト、星形、又はランダム共重合体が挙げられる。共重合体としては、他の実施形態では、とりわけ、ポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（poly(styrene-co-dimethyisiloxane：ＰＳ−ＰＤＭＳ）、又は他の実施形態では、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−エーテルイミド）が挙げられる。
【００３０】
本発明のある実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約１００Ｋを越え得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約１００〜５０００Ｋの間の範囲であり得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約１００〜１０００Ｋの間の範囲であり得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約１００〜５００Ｋの間の範囲であり得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約２００〜３００Ｋの間の範囲であり得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約２５０Ｋを越え得る。他の実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は、約１５０Ｋを越え得る。「約」という用語は、ある実施形態では、示されている値又は値の範囲の＋／−１％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−２％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−５％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−７％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−１０％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−１５％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−１８％のずれを意味する。又は他の実施形態では、＋／−２０％のずれを意味する。
【００３１】
本発明のある実施形態では、ファイバーは、とりわけ、ポリスチレン（polystyrene：ＰＳ）マトリックス内に不均一に分散したポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックを含み得る。本発明のある実施形態では、ファイバーは、とりわけ、シロキサンマトリックス内に不均一に分散したポリスチレンポリジメチルシロキサン共重合体ブロックを含み得る。
【００３２】
本発明のある実施形態では、共重合体は、とりわけ、ポリスチレン（ＰＳ）を含み得る。他の実施形態では、共重合体内のＰＳの体積分率は、０．０５〜０．９の間であり得る。他の実施形態では、共重合体内のＰＳの体積分率は、０．１〜０．６の間であり得る。他の実施形態では、共重合体内のＰＳの体積分率は、０．３〜０．５の間であり得る。他の実施形態では、共重合体内のＰＳの体積分率は、０．４〜０．９の間であり得る。他の実施形態では、共重合体内のＰＳの体積分率は、０．４５であり得る。他の実施形態では、混合物内のＰＳの体積分率は、０．１〜０．９の間であり得る。他の実施形態では、混合物内のＰＳの体積分率は、０．３〜０．６の間であり得る。他の実施形態では、混合物内のＰＳの体積分率は、０．５７であり得る。の実施形態では、混合物内のＰＳの体積分率は、０．８１３であり得る。他の実施形態では、混合物内のＰＳの体積分率は、０．０５〜０．９の間であり得、ＰＳは、バルク状態でのミクロ相分離に際にはシリンダーの形状を示し得る。
【００３３】
本発明のある実施形態では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックは、ファイバーの表面に分離し得る。
【００３４】
本発明のある実施形態では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ブロックは、ファイバーの軸に沿って整列する。
【００３５】
ある実施形態では、本発明は、ホモ重合体ポリスチレン（ＰＳ）とブレンドしたポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）ブロック共重合体から成る、サブミクロンの大きさの直径を有するファイバーを含む超疎水性不織マットを提供する。ある実施形態では、本発明に係るＰＳ／ＰＤＭＳ系は、従来のスチレン−ジエンブロック共重合体と比較して、より大きなフローリ相互作用（Flory interaction）パラメータを有する。ある実施形態では、本発明に係るＰＳ／ＰＤＭＳ系のＰＤＭＳブロックは、顕著な表面活性を示す。本発明のある実施形態では、ＰＳ／ＰＤＭＳ系のフローリ相互作用、及びＰＤＭＳブロックの顕著な表面活性は、ポスト処理（post treatment）がなくても、エレクトロスパン・ファイバーのミクロ相分離を促進する。ある実施形態では、本発明に係るエレクトロスパン・マットの超疎水性は、表面粗さ及び表面におけるＰＤＭＳブロックの過剰な量に起因する静的及び動的接触角によって測定され得る。ある実施形態では、本発明に係るエレクトロスパン・マットの超疎水性は、マットにミクロ・スフィアが存在しなくても得られる。ある実施形態では、本発明に係るエレクトロスパン・マットの超疎水性は、接触角ヒステリシスに関して等方性を示す。他の実施形態では、接触角ヒステリシスの等方性は、ファイバーの不規則な面内配置に起因し得る。この配置は、液滴に対するピン留め効果を低減し得る。ある実施形態では、空気／重合体の接触面における高表面張力、及び／又はファイバー形状へのミクロ相分離構造の閉じ込め（confinement）、及び／又は本発明に係る伸長の流れの整列効果（aligning effect）は、ブロック共重合体の形態に何らかの効果をもたらし得る。
【００３６】
ある実施形態では、本発明は、ファイバーを作成するための方法を提供する。但し、前記ファイバーは、共重合体を含み、１５０°を越える水接触角及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示す。前記方法は、とりわけ前記共重合体を含む水溶液をエレクトロスピニングするステップを含み得ることを特徴とする。
【００３７】
ある実施形態では、本発明は、超疎水性ファイバーマットを作成するための方法を提供する。但し、前記ファイバーは共重合体を含み、前記マットは１５０°を越える水接触角及び１５°未満の水接触角ヒステリシスを示す。前記方法は、とりわけ前記共重合体を含む水溶液をエレクトロスピニングするステップを含み得ることを特徴とする。
【００３８】
本発明のある実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、約２１％である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、５〜１０％の間である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、１０〜２０％の間である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、２０〜１５％の間である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、１５〜２５％の間である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、２０〜３０％の間である。他の実施形態では、溶液中のポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）（ＰＳ−ＰＤＭＳ）の濃度は、２０〜４０％の間である。
【００３９】
幾つかの実施形態では、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン共重合体は、MQシロキサン樹脂（Dow Coming 407）などのシロキサン樹脂と様々な比（例えば、共重合体：樹脂＝１８：５、１５：１０、１２：１２、又は他の実施形態では、共重合体：樹脂＝１０〜２５：５〜１５）で混合される。全固形分は、幾つかの実施形態では、２５％、又は他の実施形態では、２３％、又は他の実施形態では、２４％、又は他の実施形態では、約１８〜３０％である。ある実施形態では、混合物は、ＴＨＦ−ＤＭＦ（３：１）溶媒に溶解される。
【００４０】
本発明のある実施形態では、溶液は、溶媒を含む。他の実施形態では、前記溶媒は、有機溶媒である。他の実施形態では、前記溶媒としては、とりわけ、テトラヒドロフラン、ジエチルホルムアミド、又はそれらの組み合わせが挙げられる。他の実施形態では、前記溶媒としては、とりわけ、テトラヒドロフランとジエチルホルムアミドとが３：１で混合された溶媒が挙げられる。他の実施形態では、前記溶媒としては、とりわけ、クロロホルム、トルエン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、前記溶媒は、クロロホルムとトルエンとをそれぞれ４：１の比で含む。
【００４１】
本発明のある実施形態では、溶液は、添加剤を含み得る。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、無機塩、有機塩、界面活性剤、又はそれらの組み合わせが挙げられる。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、溶液の伝導性を高める任意の物質が挙げられる。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、溶液の表面張力を低下させる任意の物質が挙げられる。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、染料が挙げられる。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、着色剤が挙げられる。他の実施形態では、前記添加剤としては、とりわけ、標識薬剤が挙げられる。
【００４２】
本発明のある実施形態では、前記溶液は、所定の伝導性、表面張力、及び粘弾性の流体特性を示す。ある実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は、０．１〜１０ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は、０．５〜１０ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は、１〜１０ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は、５〜８ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は、約６ＰａＳであり得る。
【００４３】
本発明のある実施形態では、前記溶液の伸長粘度は、０．１〜１０００００ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の伸長粘度は、１００〜１０００ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の伸長粘度は、１〜１００ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の伸長粘度は、５〜５０ＰａＳの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の伸長粘度は、約１０ＰａＳであり得る。
【００４４】
本発明のある実施形態では、溶液伝導度は、０．０１〜２５ｍＳ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、溶液伝導度は、０．１〜１０ｍＳ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、溶液伝導度は、０．１〜５ｍＳ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、溶液伝導度は、０．１〜１ｍＳ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、溶液伝導度は、０．１〜０．５ｍＳ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、溶液伝導度は、約０．３ｍＳ／ｍであり得る。
【００４５】
本発明のある実施形態では、前記溶液の表面張力は、１０〜１００ｍＮ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の表面張力は、２０〜８０ｍＮ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の表面張力は、２０〜５０ｍＮ／ｍの間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の表面張力は、約３０ｍＮ／ｍであり得る。
【００４６】
本発明のある実施形態では、前記溶液の誘電率は、１〜１００の間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の誘電率は、５〜５０の間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の誘電率は、１０〜７０の間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の誘電率は、１〜２０の間であり得る。他の実施形態では、前記溶液の誘電率は、約１０であり得る。
【００４７】
本発明のある実施形態では、前記溶液の剪断速度ゼロにおける粘度は６ＰａＳであり得、前記溶液の伸長粘度は１０ＰａＳであり得、前記溶液の伝導率は０．３ｍＳ／ｍであり得、前記溶液の表面張力は３０ｍＮ／ｍであり得る。
【００４８】
本発明のある実施形態では、ＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は約２４０Ｋであり得、前記溶液中のＰＳ−ＰＤＭＳの濃度は約２１％であり得る。また、前記溶液は、ＴＨＦ及びＤＭＦをそれぞれ３：１の比で含む。
【００４９】
ある実施形態では、「パーセント」又は「％」という用語は、重量パーセントを意味する。
【００５０】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングの際に加えられる電圧は、５〜５０ＫＶの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際に加えられる電圧は、１０〜４０ＫＶの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際に加えられる電圧は、１５〜３５ＫＶの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際に加えられる電圧は、２０〜３０ＫＶの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際に加えられる電圧は、約３０ＫＶであり得る。
【００５１】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングの際の電極の間の間隔は、１０〜１００ｃｍの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電極の間の間隔は、２０〜７５ｃｍの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電極の間の間隔は、３０〜６０ｃｍの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電極の間の間隔は、４０〜５０ｃｍの間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電極の間の間隔は、約５０ｃｍであり得る。
【００５２】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングの際の流速は、０．００５〜０．５ｍｌ／分の間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の流速は、０．００５〜０．１ｍｌ／分の間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の流速は、０．０１〜０．１ｍｌ／分の間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の流速は、０．０２〜０．１ｍｌ／分の間の範囲であり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の流速は、約０．０５ｍｌ／分であり得る。
【００５３】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングの際の電流は、１０〜１００００ｎＡであり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電流は、１０〜１０００ｎＡであり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電流は、５０〜５００ｎＡであり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電流は、７５〜１００ｎＡであり得る。他の実施形態では、エレクトロスピニングの際の電流は、約８５ｎＡであり得る。
【００５４】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングの際、加えられる電圧は約３０ＫＶであり得、流速は約０．０５ｍｌ／分であり得、電流は約８５ｎＡであり得る。
【００５５】
本発明のある実施形態では、エレクトロスピニングで平行板セットが使用され得る。
【００５６】
ある実施形態では、エレクトロスピニングは、当業者に知られている適切な任意の装置を使用して行われる。
【００５７】
ある実施形態では、本発明に係る方法には、ファイバーのポスト処理がさらに含まれ得る。ある実施形態では、本発明に係る方法には、ファイバーのアニ−リングがさらに含まれ得る。他の実施形態では、ファイバーのアニ−リングにより、これらのファイバーの疎水性が促進され得る。他の実施形態では、ファイバーのアニ−リングにより、これらのファイバーのミクロ相の一定性が促進され得る。
【００５８】
ある実施形態では、本発明は、本発明に係る任意のファイバーなどの構成物を提供する。
【００５９】
ある実施形態では、本発明は、本発明に係る任意のファイバーなどの製品を提供する。他の実施形態では、本発明は、本発明に係る任意のマットなどの製品を提供する。他の実施形態では、製品は、とりわけ、防水性物質であり得る。他の実施形態では、製品は、とりわけ、耐水性物質であり得る。他の実施形態では、製品は、とりわけ、自浄物質であり得る。他の実施形態では、製品は、とりわけ、排水性（water draining）物質であり得る。他の実施形態では、製品は、とりわけ、コーティング物質であり得る。他の実施形態では、コーティング物質は、抗力を低減する。他の実施形態では、コーティング物質は、気体、液体、又はその両方の抗力を減少させる。他の実施形態では、気体は空気であり得る。他の実施形態では、液体は水であり得る。
【００６０】
本発明の他の実施形態では、製品は、膜であり得る。
【００６１】
本発明の他の実施形態では、製品は、とりわけ、布であり得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、通気性布であり得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、ろ過機能を有し得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、吸収機能を有し得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、不織布であり得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、防水性布であり得る。他の実施形態では、布は、とりわけ、耐水性布であり得る。
【００６２】
本発明のある実施形態では、布は、超疎水性布であり得る。他の実施形態では、布は、エレクトロスパン・ファイバー布であり得る。他の実施形態では、布は、１６０°を越える水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、約１６３°の水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、１６０〜１６５°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、１５０〜１６０°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、１６０〜１６５°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、１６０〜１７０°の間の水接触角を示し得る。他の実施形態では、布は、１６０〜１７５°の間の水接触角を示し得る。
【００６３】
本発明のある実施形態では、布は、１０〜１５°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、布は、１０〜１４°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、布は、８〜１３°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、布は、６〜１２°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、布は、５〜１０°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。他の実施形態では、布は、０〜５°の間の水接触角ヒステリシスを示し得る。
【００６４】
本発明の他の実施形態では、製品は、とりわけ、薬剤送達システムであり得る。他の実施形態では、製品は、とりわけ、包帯又はパッチであり得る。他の実施形態では、包帯又はパッチには、薬剤が含まれ得る。
【００６５】
本発明のある実施形態では、「接触角」という用語は、液体、気体、及び固体が交る三相界面から引かれた接線の液体側の角を意味する。
【００６６】
本発明のある実施形態では、「静的接触角」という用語は、三相線が動いていないときに測定される、固体上の液滴の接触角を意味する。
【００６７】
本発明のある実施形態では、「動的接触角」という用語は、「前進接触角」及び「後退接触角」という用語に分割され得る。本発明の実施形態では、これらの２つの用語はそれぞれ、固体を液体で濡らす又は濡れている固体から液体を除去することで三相線を制御しながら動かすときに測定される接触角を意味し得る。他の実施形態では、液体は水である。
【００６８】
本発明のある実施形態では、「接触角ヒステリシス」という用語は、測定された前進接触角と後退接触角との間の差を意味し得る。
【００６９】
本発明のある実施形態では、「湿潤性」は、液体が固体物質の上を広がる（濡らす）際のプロセスを意味し得る。他の実施形態では、湿潤性は、接触角を測定することで評価される。
【００７０】
本発明のある実施形態では、「表面張力」という用語は、気体／液体の接触面に存在する凝集（過剰）エネルギーの大きさを意味する。
【００７１】
本発明のある実施形態では、「粘弾性」又は「粘弾性のある」という用語は、物質における粘性及び弾性の組み合わせを意味し得る。但し、それぞれの性質の相対的投与率は、時間、温度、応力、及びひずみ速度に依存する。
【００７２】
ある実施形態では、「粘性」又は「粘性のある」という用語は、応力下の物質の流れ抵抗を意味する。
【００７３】
本発明の幾つかの実施形態を例示するために、次の実施例を説明するが、これらは、決して本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００７４】
実施例１：
＜エレクトロスパン・ファイバーの作成及び測定＞
図１に示されているように、Dow Corning Corpの研究所で、スチレン及びその次のヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）の順次的な制御アニオン重合によって、ポリ（スチレン−ｃｏ−ジメチルシロキサン）２ブロック共重合体が合成された（Rosati, D.; Perrin, M.; Navard, P.; Harabagiu, V.; Pinteala, M.; Simionescu, B. C. Macromolecules, 1998, 31, 4301; Pantazis, D.; Chalari, I.; Hadjichristidis, N. Macromolecules, 2003, 36, 3783）。すべての操作は、シュレンク・ライン内で、真空ポンプ及び乾燥窒素又はアルゴン下で行われた。
【００７５】
ＰＳ−ＰＤＭＳのサイズ排除クロマトグラフィー（size exclusion chromatography：ＳＥＣ）クロマトグラムが図２に示されている。ピーク１は、共重合体（Ｍｎ（数平均分子量）＝２３８０００、多分散性（ｐｄｉ）＝１．１６であり、試料の７６．６％を占める）であると同定された。ピーク２は、残余のＰＳホモ重合体（Ｍｎ＝１１４０００であり、試料の２３．４％を占める）であると同定された。共重合体におけるＰＳブロックのＭｎも１１４ｋであると仮定すると、共重合体の構成は、１１４ｋ／１２４ｋであることになる。共重合体におけるＰＳの体積分率は、０．４５である。混合物におけるＰＳ体積分率は、０．５７である。図３の溶液キャスト膜のＴＥＭ画像で確認できるように、この混合物は、バルクでのミクロ相分離の際にシリンダー形態を示す（Hasegawa, H.; Hashirnoto, T. (1996).Self-assembly and morphology of block copolymer system. Comprehensive polymer science. Suppl. 2, (ed. S.L Aggarwal and S. Russo), p. 497. Pergamon, London）。左右対称のブロック共重合体の付近にホモ重合体を加えると、そのホモ共重合体に相当するブロック鎖の部分は膨張し、好ましい配座エントロピー及び均一なパッキング密度を実現するために、平胆な界面の代わりに曲がった界面ができる。
＜エレクトロスピニング＞
【００７６】
重量比が３：１のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）：ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）（Aldrich）に上記の物質を溶解し、その物質の２１ｗｔ％溶液を作成した。その結果、室温で安定な（保存の間に固化又は沈澱することがなかった）乳状のゲル様溶液が形成された。過去に示された（Shin, Y. M.; Hohman, M. M.; Brenner, M. P.; Rutledge, G. C. Polymer 2001, 42, 9955）ように、平行板セットを用いて溶液をエレクトロスピニングした。
【００７７】
スピニングを安定させ、ナノファイバーを得るために、電位、溶液の流速、上部の板のスピナレットの突起部、及び毛細管先端とコレクターとの間の距離を調整した。
2008533317.tif 000003
表１：本発明の実施形態に係るエレクトロスピニング法のための操作パラメータ
＜走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）＞
【００７８】
ファイバーの一般的な特徴を観察するために、JEOL-6O6OSEM (JEOL Ltd, 日本)走査型電子顕微鏡を使用した。画像化のために、Desk IIコールド・スパッタリング／エッチング装置（Denton Vacuum LLC, NJ）を使用して、ファイバーを２〜３ｎｍの金の層でスパッタリング被覆した。AnalySIS画像処理ソフト（Soft Imaging System Corp., Lakewood, 米国）を使用して、ファイバーの直径を測定した。
＜透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）＞
【００７９】
ファイバーの内部の特徴を観察するために、JEOL JEM200 CX （JEOL Ltd, 日本）透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用した。側面から観察するために、ファイバーを銅のＴＥＭグリッドに直接配置した。軸方向から観察するために、メタクリル酸グリコールを基にした包埋系（JB-4 Plus Embedding Kit, TED PELLA. INC.）でファイバーを固定化し、ダイヤモンドナイフを有する超ミクロトーム（RMC Scientific Corp. Tucson, AZ）を使用して１００ｎｍの切片に切断した。ＰＳブロック及びＰＤＭＳブロックのそれぞれの電子密度の本質的相違によって適切なコントラストが得られたので、染色をする必要が無かった。
＜示差走査熱量計（differential scanning calorimeter：DSC）＞
【００８０】
Q1000変調示差走査熱量計（ＤＳＣ）（TA Instrument Inc., DE）を使用して、ブロック共重合体のエレクトロスパン・ファイバーにおける温度遷移を調べた。測定は、窒素雰囲気下で行われた。−１００〜２００℃（１分間当たり１０℃の速度）のサイクルを２回行いながら、サンプルをスキャンした。
＜Ｘ線光電子分光計（X-ray photoelectron spectrometer：ＸＰＳ）＞
【００８１】
単色Ａ１ＫαＸ線源を有するKratos Axis UltraＸ線光電子分光計（ＸＰＳ）（Kratos Analytical, Manchester）を使用して、ファイバーの表面化学を調べた。ＰＤＭＳブロックのシリコン及び酸素のそれぞれからのＸＰＳシグナルで２つの重合体ブロックを区別し、ファイバー表面の組成を得た。
＜接触角及び接触角ヒステリシスの測定＞
【００８２】
Contact Angle Meter GlO（Kruss, ドイツ）を使用して、エレクトロスパン・マット上の水の接触角を測定した。少なくとも４つの個々の測定値を平均化することで、最終結果を求めた。接触角ヒステリシスは、液適法を用いることで得られた（Lau, K. K. S.; Bico, J.; Teo, K. B. K.; Chhowalla, M.; Amaratunga, G. A. J.; Mime, W. I.; McKinley, G. H.; Gleason, K. K. Nano Lett., 2003, 3, 1701）。滑り挙動を調べるために、１７°に傾いたファイバーマットの上に水滴を落とし、ビデオ記録装置を使用して水滴の動きを観察した。
実施例２：
エレクトロスパン・ファイバーの特徴解析
【００８３】
図４は、本発明の実施形態にしたがって作成されたファイバーの標準的なＳＥＭ画像を示す。ファイバーの直径は、１５０〜４００ｎｍの間の範囲である。ファイバーの幅広い直径分布に加え、ファイバー上に「ビーディング（beading）」も観察されたが、図４に示されているように大きくは無かった。本発明の実施形態によれば、「ビーディング」は、ホイッピング（whipping）の際の伸長が十分に速くなかったこと、及びミクロ分離した溶液の不均質性によって生じた可能性がある可能性がある。
【００８４】
図５は、エレクトロスパンＰＳ−ＰＤＭＳファイバーのＴＥＭ画像を示す。暗領域は、ＰＤＭＳブロックの高電子密度に相当する。本発明の実施形態によれば、図５（ａ）及び（ｂ）の縦の筋、並びに図５（ｃ）及び（ｄ）の断面画像で観察される暗い円形部分から判断すると、ファイバーには、ＰＳマトリックス内に拡散しているＰＤＭＳシリンダー（直径は約２０ｎｍ）が含まれると思われる。これは、溶液キャスト膜の全体組成とＴＥＭ画像と一致する。本発明のほかの実施形態によれば、エレクトロスピニング法における強い伸長の流れにより、これらのシリンダーはファイバー軸に沿って整列していると思われる。
【００８５】
ＰＤＭＳブロックの無極性により、ＰＳ／ＰＤＭＳ２ブロックは強く分離していると思われる。フローリ相互作用パラメータχの概算値は、原子団寄与法によって得られる。χ＝（１００ｃｍ３／ｍｏｌ）／ＲＴ）（δＰＳ−δＰＤＭＳ）２（Bristow, G. M.; Watson, W. F. Trans. Faraday Soc., 1958, 54, 1731）。但し、δＰＳ＝１８．６（Ｊ／ｃｍ３）１／２及びδＰＤＭＳ＝１５．４（Ｊ／ｃｍ３）１／２は、それぞれＰＳ及びＰＤＭＳのヒルデブラント溶解パラメータである（Polymer Handbook'(Eds J. Brandrup及びE. H. Immergut). 3rdEdn, Wiley, New York, 1989, P. VII/557）。重合度に関しては、Ｎ＝２７７１であり、χＮ＝１１３０である。このχＮ値は、平均場理論において対照な２ブロック共重合体のミクロ相分離に必要とされるχＮ値１０．５を十分に越える（Leibler, L. Macromolecules, 1980, 13, 1602）。
【００８６】
ＰＳ及びＰＤＭＳブロックの強力な分離は、図６のＤＳＣ曲線に示されている１０５℃のガラス転移温度Ｔｇによってさらに証明される。この転移温度は、ブレンドしていないＰＳの特徴である。ＰＤＭＳのガラス転移温度は、−１２５℃である。ＰＳ及びＰＤＭＳが十分に混合している場合は、複合則（Gordon, M.; Taylor, J. S. J. Appi Chem. 1952, 2, 493）から判断すると、ガラス転移温度は−５℃になる。しかし、図６にそのようなピークは観察されない。加熱の際の−４０℃辺りに見られる吸熱は、ＰＤＭＳの結晶融解点に起因する。一方、冷却の際の−７５℃辺りに見られる発熱は、結晶化による可能性がある（Chu, J. H.; Rangarajan, P.; LaMonte Adams, J.; Register, R. A. Poi,ner, 1995, 36, 1569）。
【００８７】
この材料の組成に関して、シリコンに対する炭素の平均原子比率は、約８．８である。図７に示されているＸＰＳデータによれば、ファイバー表面の数ナノメートル以内の材層の炭素：シリコンの比は、５．５だけである。これは、ファイバーの表面でＰＤＭＳが豊富であることを示す。ＰＤＭＳ及びＰＳの表面張力は、それぞれ１９．９ｍＮ／ｍ及び４０．７ｍＮ／ｍである（Chan, C.-M. Polymer suiface Modification and Gharacterization', 1st ed., (1994) Hanser Publishers, Munich）。ＰＤＭＳブロックは、より低い表面張力を有するので、ファイバー表面に分離する傾向がある。ＰＳ／ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＳブレンドの膜が同様なＰＤＭＳ濃縮を示すことが報告されている（Lee, H.; Archer, L. A. Macromolecules 2001, 34, 4572）。ポリ（メチルメタクリレート−ｃｏ−テトラヒドロペルフルオロオクチルアクリレート）のエレクトロスパン・ファイバーでも、フッ素のこのような表面分離が観察された（Deitzel, J. M.; Kosik, W.; McKnight, S. H.; Beck Tan, N. C. ; Desimone, J. M.; Crette, S. Polymer, 2002, 43, 1025）。ファイバー表面が純粋なＰＤＭＳだけでなく、ＰＳをも含んでいた理由は、本発明の実施形態によれば、エレクトロスピニングの際の固化がとてもすばやく（約１０００分の１秒）起きるためにＰＤＭＳブロックが完全に表面に分離する時間がないことによる可能性がある。ＰＤＭＳの表面濃縮がＴＥＭ軸方向像で明白ではない理由は、本発明の実施形態によれば、ＴＥＭが個々の断面像のみを示し、ＸＰＳが全てのファイバーの表面の結果を平均化することにある可能性がある。ファイバーの閉じ込め及び直径もまた、ミクロ相分離を影響する。例えば、大きいファイバーは、小さなファイバーよりも、内部により多くのＰＤＭＳファイバーを含む傾向がある。直径が、好ましいドメイン間隔（domain spacing）の整数の倍数でない場合は、ドメインは不均等性を調整するために再編成する必要がある。
【００８８】
図８（ａ）Ａ及びＢでは、ＰＳ−ＰＤＭＳのエレクトロスパン・マット上の水の接触角及び滑り挙動が示されている。接触角は、１６３°もあり、純粋なＰＤＭＳ膜の接触角１１２°よりもかなり大きかった（Gilirnor S. D. et al., 2th Annual International IEEE-EMBS Special Topic Conference on Microtechnologies in rnedicine&Biology, 2002, Poster 225, 51）。
【００８９】
液適法によって測定された前進及び後退接触角は、それぞれ１６４°及び１４９°であり、それにより、ヒステリシスは１５°であった。ＰＳ−ＰＤＭＳファイバーのマットの濡れ挙動を、同程度の大きさのファイバー（平均直径３００ｎｍ）及び微細孔直径分布（０．２００〜１．５ｍｍの範囲の微細孔直径（水銀ポロシメータQuantachrome Instruments Poremaster 33で測定））を有する純粋なＰＳファイバーのマットのものと比較した。図８（ａ）のＣ及びＤに示されているように、ＰＳ−ＰＤＭＳブロック共重合体ファイバーマットと比較して、ＰＳファイバーマットは、より小さな接触角（１３８°）を有するだけでなく、マットと液滴との接触面がより大きな滑り挙動を示した。これらの比較から、ＰＳ−ＰＤＭＳファイバーで観察される超疎水性は、表面の粗さ及び表面におけるＰＤＭＳの過度な濃度の両方によって生じると結論できる。
＜実施例３＞
様々な共重合体から作成される超疎水性ファイバーマット
【００９０】
表２は、他のエレクトロスパン超疎水性ファイバーの作成のための組成及び条件を示す。様々な共重合体を使用して他のファイバー及びそのマットを作成した。それぞれのマットの水接触角は１５０°を越えた。
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表２
【００９１】
上記で示したように、幾つかの実施形態のマットは、１２．９５％のポリスチレン−ポリジメチルシロキサン共重合体のクロロホルム溶液をエレクトロスピニングすることで作成された。その結果、１７０．５°の水接触角を有するファイバーマットが形成された。
【００９２】
幾つかの実施形態では、本発明のマットは、様々な比率でＭＱシロキサン樹脂（Dow Corning 407）と混合され、かつＴＨＦ−ＤＭＦ（３：１）溶液に溶解された、本明細書に記載のポリスチレン−ポリジメチルシロキサン共重合体をエレクトロスピニングすることで作成された。
【００９３】
幾つかの実施形態では、本発明のマットは、全分子量が１５３０００であり、ポリスチレンの体積分率が０．８１３であり、クロロホルム−ＤＭＦ（４：１）混合溶液に溶解されたポリスチレン−ポリジメチルシロキサン共重合体をエレクトロスピニングすることで作成された。その結果、１６８°の水接触角を有するファイバーマットが得られた。この実施例に基づき、シリコンの体積パーセントがわずか１９％の共重合体は、超疎水性ファイバーマットを形成する。
【００９４】
幾つかの実施形態では、本発明のマットは、１５パーセント重量でクロロホルムに溶解しているポリ（ジメチルシロキサン）エーテルイミド共重合体（ポリジメチルシロキサンは３５〜４０％）をエレクトロスピニングすることで作成された。このマットの水接触角は、１５７．８°であった。
【００９５】
これらの結果は、本発明の方法にしたがって多くの超疎水性ファイバーを作成することができることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＳ−ＰＤＭＳ合成の反応スキームを示す。
【図２】本発明の実施形態に係るＰＳ−ＰＤＭＳのＳＥＣクロマトグラム（溶媒はＴＨＦであり、ＰＳのみのＳＥＣクロマトグラムと対比される）を示す。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＳ−ＰＤＭＳ溶液キャスト膜のＴＥＭ画像（スケールバーは２００ｎｍであり、暗領域はＰＤＭＳブロックであり、明領域はＰＳである）を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るエレクトロスパンＰＳ−ＰＤＭＳブロック共重合体ファイバーのＳＥＭ画像を示す。（ａ）は６０００倍であり（スケールバーは２ミクロン）、（ｂ）は１５０００倍である（スケールバーは１ミクロン）。
【図５】本発明の実施形態による、単一ＤＭＳファイバーのＴＥＭ画像を示す。（ａ）及び（ｂ）は側面像であり、（ｃ）及び（ｄ）は軸方向像である（スケールバーは２０ｎｍであり、暗領域はＰＤＭＳであり、明領域はＰＳである）。
【図６】本発明の実施形態に係る相分離したＰＳ−ＰＤＭＳファイバーのＤＳＣ曲線（上の曲線は、第１及び第２サイクルにおける冷却過程であり、下の曲線は、加熱過程である）を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る相分離したＰＳ−ＰＤＭＳファイバーのＸＰＳデータを示す。
【図８】（ａ）は、本発明に係る水平なＰＳ−ＰＤＭＳファイバーマット及び純粋なＰＳファイバーマット上の水滴（それぞれＡ、Ｃ）、１７°に傾斜したＰＳ−ＰＤＭＳファイバーマット及び純粋なＰＳファイバーマット上を滑る水滴（それぞれＢ、Ｄ）（ビデオにより、１秒当たり２５フレーム記録した）を示す。（ｂ）は、本発明に係るＰＳ−ＰＤＭＳファイバーマットの超疎水性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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