(57)【要約】本発明はコーティングされた基板５からなる永久湾曲成部品に関する。基板５は変形可能であり、そのコーティングは互いに重なって堆積しかつ各々が面上で互いに隣接して位置する層要素１１、１２、１３、１４を有する多層からなる。互いに重なって位置する層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４が、互いに弱く接続されることによってコーティングされた基板５を変形させると層要素が互いに対して移動可能である。このような部品を製造するために、互いに重なって位置しかつグラフェンから作製可能な層要素１１、１２、１３、１４が先ず堆積され、その後、コーティングされた部品は、閉じた層が残るように変形される。
2021522414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた基板（５）からなる永久湾曲部品であって、前記基板（５）が変形可能であり、かつそのコーティングが、互いに重なって堆積された複数の層（１，２，３，４）からなり、各層が、特に１つの面内において互いに隣り合って位置する層要素（１１，１２，１３，１４）を有し、互いに重なって位置する前記層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに弱く接続されることによって、前記コーティングされた基板（５）の変形に応じて前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動可能である、永久湾曲部品。
【請求項２】
変形され、コーティングされた部品を製造するための方法において、
互いに重なって配置された複数の層（１，２，３，４）を堆積し、各層が、変形可能な基板（５）上の１つの面内において互いに隣り合って位置する層要素（１１，１２，１３，１４）を有し、互いに重なって位置する前記層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに弱く接続されることによって、前記基板（５）の変形に応じて前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動可能である、前記複数の層（１，２，３，４）を堆積するステップと、
永久変形部品を製造するためにコーティングされた前記基板（５）を変形させるステップとを有する方法。
【請求項３】
前記基板（５）が薄い金属シート又はワイヤであること、及び／又は、前記基板がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はこれらの元素の少なくとも１つによる合金でありかつ／又は前記基板がコーティングされた金属であることを特徴とする請求項１に記載の部品又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記層（１，２，３，４）及び／又は前記層要素（１１，１２，１３，１４）が二次元結晶からなることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項５】
前記層要素（１１，１２，１３，１４）の横方向への面の拡がりが、その層厚よりも遙かに大きく、かつ特に、少なくとも１０００倍大きいことを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項６】
互いに異なる層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が、互いにスライド可能に重ね合わされ、かつ／又は、曲げた後であっても前記基板（５）の表面が層要素（１１，１２，１３，１４）で完全にコーティングされているように重なることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項７】
離間領域（２１，２２，２３，２４）が、各層（１，２，３，４）の層要素（１１，１２，１３，１４）同士の間に配置され、その場合、前記基板（５）上に直接堆積された第１の層（１）の前記離間領域（２１）が、前記第１の層（１）上に堆積されたさらなる層（４）の少なくとも１つの層要素（１２，１３，１４）の各々により覆われていることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項８】
前記層（１，２，３，４）の材料が、グラフェン又は別のIV族元素、Ｍが遷移金属でＸがIV主族である化合物ＭＸ２であって、例えばＭｏＳ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、又はＢＮであることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項９】
前記層（１，２，３，４）の層厚が２ｎｍ未満であり、かつ特に０．１〜０．８ｎｍの範囲であること、及び／又は、層要素（１１，１２，１３，１４）の円等価直径が１μｍ〜１０ｍｍの範囲であり、特に１μｍ〜１００μｍの範囲又は１００μｍ〜１０ｍｍの範囲であること、及び／又は、前記基板（５）が２〜２００の層（１，２，３，４）でコーティングされていることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項１０】
前記層を堆積するために、特に前記基板（５）が触媒効果を発揮する化学気相コーティングＣＶＤ特に触媒ＣＶＤ、又は、前記層要素（１１，１２，１３，１４）が特にディスパージョンの形態で堆積される液相コーティングが用いられること、及び／又は、２つの異なるプロセスガスが蒸着に用いられかつ／又は熱が前記基板に供給されることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項１１】
前記変形が三次元変形、特に曲げであること、及び／又は、前記変形が伸張又は圧縮であることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項１２】
前記コーティングが導電性を増大させかつ／又は化学耐性を増大させかつ／又は表面のトライボロジー特性を変化させること、及び／又は、前記コーティングが導電性又は電気絶縁性であること、及び／又は、前記基板（５）の曲げラインの曲げ半径が０．１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項１３】
前記部品が、バッテリ又は再充電可能なバッテリのハウジング又は電極であることを特徴とする前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【請求項１４】
コーティングされた部品の製造方法であって、コーティングが、互いに重なって配置された複数の層（１，２，３，４）からなり、各層が、１つの面内で互いに隣り合って位置する複数の非接続の層要素（１１，１２，１３，１４）を有しかつ変形可能な基板（５）上で順次堆積された二次元特性を有し、その場合、互いに異なる層の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が、ファンデルワールス力により互いに接続されている、前記製造方法において、
この方法でコーティングされた前記基板が、永久変形部品を製造するために変形され、その場合、前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動させられる変形後に基板（５）の空領域が残されていないように層（１，２，３，４）の数が選択され、その場合、曲げ半径が０．１ｍｍ〜５ｍｍの間であることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
前出請求項の１つに記載の特徴的な特徴の１又は複数を特徴とする部品又は方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングされた基板及び基板をコーティングするための方法に関し、その基板から部品が製造され、その基板は湾曲しておりかつその層は層シーケンスであり、各層が二次元である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２、３は、互いに重なって配置された複数の層を堆積する方法を開示している。その場合、各層が、互いに接続されていない二次元特性をもつ層要素からなる。金属箔が基板として用いられる。
【０００３】
変形不能な基板上の二次元層の堆積は、特許文献４に記載されている。
【０００４】
非特許文献１は、基板上に二次元グラフェンを堆積することを記載している。特許文献５は、リチウムイオン二次電池の電極を製造するための方法を記載している。薄い、巻回可能な基板上にグラフェンを堆積するための装置が特許文献６に記載されている。
【０００５】
変形した基板からなる部品、特に金属製の部品であって、その部品の表面がコーティングされ、特にコーティングが互いに重なって堆積された複数の層を有しかつ各層が二次元層である部品を製造する必要性がある。その層の堆積中、二次元結晶を本質的に形成する材料が用いられ、例えば、Ｃ、ＭｏＳ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、又は、IV主族又は遷移金属を含む他の材料である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第2013/144640号明細書
【特許文献２】国際公開第2017/100616号明細書
【特許文献３】国際公開第2015/102746号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第10 2013 111 791 号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第10 2016 118 404 号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第10 2015 110 087号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】"Wrinkelt, rippelt and crumpled graphene: an overview of formation mechanism, electronic properties, and applications", Materials Today, Volume 19. Number 4, May 2016, p. 197
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の根底にある目的は、変形した基板部品からなるこのような部品を製造可能な方法を記載することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求の範囲で特定される本発明により実現される。その場合、各従属項は独立項の有利な発展であるのみでなく、独立した課題解決手段を表している。
【００１０】
本発明の目的において第１にかつ本質的に、当初は変形されていない基板、例えば、金属製若しくは別の適切な材料からなる平坦な若しくは僅かだけ湾曲したシート、又は、伸張され若しくは僅かだけ曲がったワイヤが、複数の層でコーティングされることが提示される。各層は、二次元特性をもつ層要素からなり、よって各層を単層と見なすことができる。層シーケンスの堆積中、第１の層が、先ず基板の表面上に直接堆積される。第１の層は、基板の表面に平行な１つの面内で互いに隣り合って位置しかつ好ましくは互いに接続されていない複数の層要素から構成されている。第１の層が基板を覆っていない離間領域が、層要素同士の間に位置することができる。第１の層は、特に、基板の断片的なコーティングである。
本発明によれば、少なくとも１つの第２の層、特に類似の層がこの第１の層の上に堆積される。この層は同様に、第２の層の面内で互いに隣り合って配置されかつ特に互いに接続されていない層要素から構成されている。ここでも、層は、離間領域により互いに離間するように設けられる。層の堆積は、個々の面内に統計的に分布して配置された層要素を生成する。不規則な大きさを有する層要素同士の間には、少なくともその一部に離間領域があり、それらは異なる大きさである。したがって、第１の層の離間領域が少なくとも部分的に第２の層の層要素により覆われているので、表面の空領域が減少する。第１及び第２の層と同じ層特性をもつ第３の層が、第２の層の上に堆積される。第３の層の層要素により、基板表面に残っている空領域がさらに減少する。先に堆積された層シーケンスの上にさらに層を堆積することによって、第１の層の離間領域の全てを、少なくとも１つのさらなる層の層要素で覆うことにより空の表面領域はさらに零まで減少する。
本発明によれば、層の層要素が隣の層の層要素と互いに弱く接続されるのみであることで、基板が変形したときに層要素が互いに対して変位可能であるような方式によって方法が実行される。変形は、曲げとすることができる。基板の曲げは、層の層厚よりも実質的に大きい曲げ半径を有する。層の層厚は２ｎｍ未満であり、好ましくは０．１〜０．８ｎｍの範囲である。曲げ半径は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの間とすることができる。曲げの外側では、曲げられたときに層要素が互いに離れるように変位するので、層要素同士の間の離間領域は拡大する。反対方向に曲げると、曲げの内側の層要素が互いの方に向かって変位するので、離間領域は小さくなる。好ましくは、基板上に２〜２００の層が堆積される。特に、基板が変形したときに層要素が互いに対して移動するように、基板上に層が堆積されることが提供される。その場合、十分な数の層が、互いに重なって堆積することによって、プロセスにおいて基板の表面に空き領域が生じない。変形中に層要素は、第１の層の離間領域を覆うそれらの機能を損なうことなく互いに対してスライドする。変形は、曲げのみでなく、伸張又は圧縮とすることができる。圧縮の場合、層要素が互いに向かって変位する。伸張中、層要素は互いから離れて変位する。第１の場合、層要素同士の間の離間領域は、より小さくなる。第２の場合、層要素同士の間の離間領域は、より大きくなる。コーティングの製造中に生成される閉じたコーティングは、基板が変形したときであっても保持される。
【００１１】
特に、基板が、グラフェンでコーティングされた金属基板であることが想定される。特に、部品が、電池又はアキュムレータのハウジング又は電極であることがさらに提供される。コーティングにより、基板の導電性を増大させることができる。化学耐性を増大させることができる。摩擦特性（トライボロジー特性）でさえ変化させることができる。コーティングは、導電性又は絶縁性とすることができる。
【００１２】
コーティングは、気相堆積（ＣＶＤ）プロセスで製造することができる。特に基板が触媒として機能する触媒ＣＶＤが、製造方法として特に好ましい。代替的な製造方法は、層要素が液体溶液中の固体として含まれる液相コーティングを用いる。このディスパージョンにより基板がコーティングされると、フレーク状の層要素を基板上又は既に堆積された層上に堆積することができる。特に、堆積プロセスが、各々、二次元層要素から形成される層の１つの単層を生成することが提供される。その場合、不規則形状の層要素の円等価直径は、１μｍ〜１０ｍｍの範囲とすることができる。横方向の長さ、すなわち例えば、層要素の円等価直径は、特に、曲げ半径よりも小さい。変形中に層要素の形状が維持されるならば、すなわち特に層要素が変形中に分割されないならば、特に有利である。好ましくは層要素が、変形中にその位置のみを変更するべきである。好ましくは、層要素が、１μｍ〜１００μｍの範囲の円等価直径を有する。
好ましい堆積方法は、基板をプロセス温度に加熱したプロセスチャンバ内に少なくとも２つの異なるプロセスガスが導入されるＣＶＤである。プロセスガスは、炭素含有ガス、例えばメタン又は別の炭化水素とすることができる。さらに、不活性ガスをプロセスチャンバ内に供給することができる。コーティングがいくつかの成分、例えば繊維金属とIV主族元素とからなる場合、層の２つの成分が気相形態でプロセスチャンバに供給され、各成分がプロセスチャンバ内にそれ自体のガスにより供給される。層要素を形成する層は、半導体層、半金属層、絶縁体層、又は、スライディング層とすることができる。プリコーティングされた金属シートに適用することができる。例えば、モリブデンでプリコーティングすることができる。
層の堆積は、例えばスパッタリング、蒸着、又は「電気メッキ」などのＰＶＤ（物理蒸着：Physical Vapor Deposition）プロセスで行うことができる。三次元層を堆積し、その後、適切な手段によりこれを二次元層に変換することを提供できる。例えば、先ずモリブデンなどの金属を堆積した後、硫化水素又はジ−tert−ブチル硫化物などのイオウ含有ガスなどのガスで金属層を処理する。このような金属層の二次元ＭｏＳ２層への変換は、５００℃又はそれより高い温度で生じ得る。その温度範囲は、例えば５００〜１０００℃である。
その変形形態では、例えば有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）を用いてＭｏＳ２層を二次元層として直接堆積することもできる。このプロセスでは、モリブデン含有ガス状開始物質、例えばヘキサカルボニルモリブデン又は塩化モリブデンが用いられる。用いられる第２のガス状開始物質は、上述したイオウ含有ガス状開始物質の１つであり、すなわち例えばＨ２Ｓ又はジ−tert−ブチル硫化物である。基板温度は、ここでは５００〜１０００℃の範囲とすることができる。
本発明の変形形態では、二次元の層要素を含むＢＮの層を堆積させることが提案されている。ここでも、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）を用いることができる。金属ストリップが、５００℃〜１５００℃の範囲の温度に加熱される。プロセスガスとしては、ホウ素含有ガス状開始物質、例えばジボラン又はトリエチルボランが用いられる。窒素含有ガス状開始物質としては、アンモニアを用いることができる。また、ホウ素と窒素を含むガスを使用することも可能である。また、ボランやボラジンも検討の対象となる。
炭素の層要素を含む層などの半金属コーティングを堆積させるためには、まず、金属基板を触媒基板でコーティングしてもよい。触媒層としては、鉄、コバルト、ニッケル、白金、銅、又は他の適当な金属の層を考えることができる。触媒層は、ＰＶＤ法又は電気めっき法で塗布してもよい。この場合、基板は、好ましくは４００℃〜１０００℃の範囲の温度に加熱される。これは、メタン、エチレン、アセチレン、又はプロパンのような炭素含有ガス状開始物質の存在下で行われる。このような条件下では、二次元の炭素／グラフェン層を堆積することができる。
それに替えて、それ自体が触媒特性を有する基板を用いてもよい。静止した状態で、又は連続プロセスでコーティングされたこの基板は、その後、４００℃〜１０００℃の範囲の温度に加熱することができる。次いで、リアクタのプロセスチャンバ内に炭素含有ガスを導入することにより層または層シーケンスの堆積行う。触媒表面を持たない金属基板の場合、より高い温度、例えば４００℃〜１５００℃の範囲の温度が使用される。
【００１３】
本発明の一実施形態を、添付の図面を参照して、以下の文中で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、変形前のコーティングされた基板を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１による表現であるが、曲げの外側にコーティングがある場合の曲げた後を示す。
【図３】図２は、図１による表現であるが、曲げの内側にコーティングがある場合の曲げた後を示す。
【図４】図４は、層要素の不規則な位置を示すための層シーケンスの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図においては、基板５が金属シート又はワイヤであり、例えば金属、特にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はそれらの合金からなる。基板５は、特許文献６に記載されたようなコーティングプラント内で第１のグラフェン層１でコーティングされている。コーティングプロセスは、基板５が先ず複数の不規則な層要素１１からなる単層として堆積されるように行われる。各層要素１１同士の間に離間領域２１が残っており、その結果、基板５は第１の層１の層要素１１によって不完全にのみコーティングされている。
【００１６】
第２のプロセスステップにおいて、第１の、特にグラフェン層１の上に、第２の、特にグラフェン層２が、同じプロセスパラメータを用いて堆積される。この層も、第２の層２の層面内に配置された複数の層要素１２からなり、それらの間には離間領域２２が位置する。第１の層１の離間領域２１により形成された基板５の表面の露出領域の大部分が、第２の層２の層要素１２により覆われることによって、基板５の露出領域が減少する。
【００１７】
第３の層３の層面内に分布した層要素１３からなる第３の、特にグラフェン層３が、第２の層２の上に特に同じプロセスパラメータを用いて堆積される。不規則なそして不規則に分布した層要素１３は、第２の層の離間領域２２の部分のみでなく、まだ空いており第２の層により覆われていなかった第１の層の離間領域２１も覆う。第３の層３により、基板５の表面の露出領域がさらに減少する。
【００１８】
同じく、特にグラフェン層４の層面内に配置された層要素１４からなりそれらの間に離間領域２４を残す第４の層４が、第３の層３の上に同じプロセスパラメータを用いて堆積される。第２〜第４の層の統計的に分布した層要素１２、１３、１４は、基板表面上に統計的に分布した層要素１１の離間領域２１を覆う。
【００１９】
基板５の表面に露出した面領域がなくなり層シーケンス１、２、３、４が表面を完全にコーティングする１つの層となるまで、さらなる層１、２、３、４が基板上に堆積される。
【００２０】
層要素１１、１２、１３、１４は、互いに弱く接続されている。それは、多様な層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４を一緒に保持する、実質的にファンデルワールス力である。
【００２１】
そのコーティングは、コーティングされた基板５を変形させると層要素１１、１２、１３、１４が互いに対して移動可能であるように行われる。その場合、その変位は、層要素１１、１２、１３、１４が基板５を完全に覆う機能を失わせることはない。それらの層要素はまた、層要素１１、１２、１３、１４が変位している間もそれらの形状を失うことはない。それらは壊れたり避けたりもしない。
【００２２】
図２に示した実施形態では、コーティングが曲げの外側に配置されている。両矢印は、基板５を曲げている間に、層要素１１、１２、１３、１４が互いに離れて移動することを示している。この場合には、離間領域２１、２２、２３、２４がより大きくなる。しかしながら、離間領域２１、２２、２３は、コーティング全体が閉じているように、層要素１２、１３、１４により十分に覆われている。
【００２３】
図３は、曲げの内側に配置されたコーティングを示している。曲げている間、層要素１１、１２、１３、１４は、ここに示された矢印の方向に互いの方に移動する。同時に、離間領域２１、２２、２３、２４がより小さくなる。しかしながら、離間領域２１、２２、２３、２４は、層要素が衝突して層シーケンスを破壊することを避けられるように十分に大きい。
【００２４】
図示しない変形形態では、コーティングされた基板５が伸張されるか又は圧縮されることが提供される。伸張されるとき、離間領域２１、２２、２３、２４が、図２に示すようにより大きくなる。圧縮の場合、離間領域２１、２２、２３、２４は、図３に示すようにより小さくなる。
【００２５】
変形中、基板５の材料厚さも低減する場合がある。この結果、層要素１１、１２、１３、１４の間の距離が増大する。
【００２６】
変形のタイプに関係なく、層要素１１、１２、１３、１４が変形中にその形状を維持し、それらが動かされると個々の隣の層に対してスライドするのみであることが提供される。層要素１１、１２、１３、１４の各々は、二次元単層からなる。層厚は、０．３ｎｍ〜０．６５ｎｍの範囲とすることができる。
【００２７】
その実施形態では、層要素１１、１２、１３、１４は、各層に関連付けられた面内にそれぞれ配置され、互いに平行に位置する。しかしながら、層要素１１、１２、１３、１４が部分的に重なり合って鱗片構造を形成することも可能である。特に、層要素１１、１２、１３、１４がジグザグパターンで互いに重なって位置することも提供される。
【００２８】
さらなる例示的な実施形態は、基板上の二次元ＭｏＳ２層または層シーケンスの堆積に関し、その場合、各層が、上述の層要素を含む。金属シートなどの金属基板の上にモリブデン層が塗布されている。これは、スパッタリング、蒸着、又は電気めっきによって行ってもよい。スパッタリングは、高周波で３００Ｗのパワーで行うことができ、キャリアガスとしてアルゴンを１０sccmの流量で用いる。そのプロセスは、１０−３mbarの全圧で約５分間行われる。この堆積プロセスでは、基板上にモリブデンの約５ｎｍの厚さの層が堆積される。その後、金属基板を７００℃まで加熱する。これは、１０mbarの圧力下にて水素雰囲気中で行われる。水素流量は２５０sccmとすることができる。目標温度７００℃で、モリブデンの薄層が堆積した金属基板が、イオウを含むプロセスガスに曝される。このイオウ含有プロセスガスは、例えばアルゴン又は水素などの不活性ガスと共にリアクタのプロセスチャンバに供給することができる。イオウ含有プロセスガスは、イオウ粉末を坩堝内で約５００℃に加熱することにより製造することができる。イオウ蒸気がモリブデン層のモリブデンと反応することによって、１層以上の層が互いに上下して形成される。重なった面内に二次元のＭｏＳ２層要素が形成される。モリブデン層の処理は、ガス状のイオウ含有開始物質で約５分間行われる。
【００２９】
それに替えて、金属シートは、窒素雰囲気及び／又は水素雰囲気中で８５０℃の温度に加熱してもよい。２５０sccmの窒素と１０００sccmの水素を１００mbar、８５０℃の雰囲気中で金属シートを処理することが想定される。これらの条件下で、金属基板を、０．１ｎＭ／分のヘキサカルボニルモリブデンと１０ｎＭ／分のジ−tert−ブチル硫化物の混合物に曝露する。これらの開始物質が元のガス混合物に添加される。１００mbarでの処理工程を約１時間行う。この処理時間の間に、二次元のモリブデン二硫化物の層要素が形成される。
【００３０】
さらなる実施形態では、ＢＮ（窒化ホウ素）を含む絶縁性二次元コーティングが形成される。窒化ホウ素層又は窒化ホウ素層要素を含む層シーケンスは、ＭＯＣＶＤプロセスで製造される。金属基板が、５００℃から１５００℃までの温度に加熱され、ホウ素を含有する、特にガス状開始物質で荷電される。ジボラン又はトリエチルボランが考えられる。第２のガス状開始物質として、窒素を含む開始物質が用いられる。アンモニアを用いることが可能である。ホウ素と窒素の両方を含む開始物質、例えばボランアンモニウム又はボラジンアンモニウムが用いられることをさらに提供できる。特に、基板が、触媒金属、例えばニッケル又は銅で予めコーティングされていることを提供できる。また、それ自体が触媒効果を発揮するニッケル又は銅の基板を用いることも可能である。
【００３１】
この場合、金属が、水素雰囲気（２００sccm）中で約１０００℃の温度に加熱される。これは、１mbarの全圧下で行われる。その後、金属基板が、１sccmボラジン又はジボランアンモニウムのフローで処理される。ボラジン又はジボランアンモニウムを液相から蒸発させる。これは、２５０℃の温度で行うことができる。ホウ素と窒素を含むガスを不活性ガスに、特に水素に添加する。この処理では、上述した方式で配列した二次元の窒化ホウ素の層要素が形成され、層シーケンスを生じる
【００３２】
半金属又は半導体のコーティングを堆積するために、二次元の炭素含有層が堆積される。このような層は、通常、グラフェン層である。その方法の２つの変形形態もまた、グラフェン層を堆積するために提示される。触媒として活性な基板、例えば鉄、コバルト、ニッケル、プラチナ、又は銅を、基板として用いることができる。それに替えて、先ず、鉄、コバルト、ニッケル、プラチナ、又は銅などの触媒金属でコーティングされた異なる基板が用いられる。これは、例えば電気めっきなどのＰＶＤにより行うことができる。このような場合、基板が４００℃〜１０００℃の範囲の温度に加熱される。例えばメタン、エチレン、アセチレン、又はプロパンなどの炭素含有ガスの存在下で、このように準備された基板上に二次元グラフェン層が形成される。既に触媒的に活性な基板も、同じ方法で用いることができる。基板が触媒活性をもたない場合、４００℃〜１５００℃の範囲の温度でコーティングプロセスを行うことが好ましい。
【００３３】
非触媒基板に触媒表面を設けるために、例えば鉄、コバルト、ニッケル、プラチナ、又は銅などの触媒活性金属をその表面にスパッタリングすることができる。これは、３００Ｗのパワーと高周波のプラズマ中又は電子ビームにより行うことができる。用いられる搬送ガスは、１０sccmのフローのアルゴンである。ここでの圧力は、１０−３mbarの範囲である。堆積プロセスには１０分かかる。この間、約１０ｎｍの厚さのコバルト又はニッケルの層が金属上に堆積する。堆積の代替方法として電気めっきが提示される。しかしながら、触媒活性層を基板にガルバニックに塗布することも想定される。この場合、基板が電解浴の中に設置される。負電圧が基板に印加される。触媒の塗布後、金属基板が８００℃まで加熱され、これは水素とアルゴンからなるガス雰囲気中で行われる。これは、２５mbarの全圧下で行うことが好ましい。１０００sccmの水素及び２５０sccmのアルゴンのフローが、この目的のために用いられるリアクタのプロセスチャンバ内に供給される。例えばアセチレンである炭素含有ガスを（１０sccmで５分）供給することにより、グラフェン層が堆積される。炭素含有ガスが、不活性ガスに加えてプロセスチャンバ内に供給される結果、二次元炭素層シーケンスが触媒金属層の上に堆積される。
【００３４】
同様のプロセスパラメータを用いて、しかしながら１０００℃までの温度で、本来的に触媒機能を有する、すなわち特に鉄、コバルト、ニッケル、プラチナ、又は銅からなる金属基板をコーティングすることができる。
【００３５】
代替的方法においては、二次元炭素層を堆積するために、本来的に触媒性があるか又は触媒性コーティングをコーティングされている金属基板を、７００℃に加熱するだけでもよい。これは、窒素（９５０sccm）と水素（４０sccm）の存在下で行う。その後、二次元グラフェン層シーケンスを堆積するために、この搬送ガス混合物に加えて１０sccmのアセチレンがプロセスチャンバ内に５分間供給される。
【００３６】
プロセスチャンバの大きさ及びコーティングされる基板の大きさに応じて、プロセスガスの異なるフロー値を用いることもできる。同様に、温度は、個々の条件及び特に用いられる開始物質に応じたものとすることができる。
【００３７】
基板は、プロセスチャンバ内で静止しているか、又は、「ロールからロール」の連続ストリップとしてプロセスチャンバを通過する。コーティングされていない基板材料が、プロセスチャンバに一方の側から入り、その中で層シーケンスをコーティングされる。その場合、それらの層は、互いに重なって順次堆積され、各層が層要素を含む。プロセスチャンバの他方の側において、コーティングされた基板がプロセスチャンバから再び現れる。
【００３８】
上述した事項は、本願に記載された発明を全体として説明するためのものであり、これは、少なくとも以下の特徴の組合せによって先行技術をさらに発展させるものであり、また、それぞれの場合に個別に、特徴の組合せのうちの２つ、いくつか、又はすべてを組み合わせることもできる。
【００３９】
コーティングされた基板５からなる永久湾曲部品であって、基板５が変形可能であり、かつ、コーティングが、互いに重なって堆積された複数の層１、２、３、４からなり、各層が、１つの面内で互いに隣り合って位置する層要素１１、１２、１３、１４を有し、互いに重なって位置する層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４が互いに弱く接続されることによって、コーティングされた基板５の変形に応じて層要素１１、１２、１３、１４が互いに対して移動可能である、永久湾曲部品。
【００４０】
変形され、コーティングされた部品を製造する方法において、
互いに重なって配置された複数の層１、２、３、４を堆積し、各層が変形可能な基板５の１つの面内で互いに隣り合って位置する層要素１１、１２、１３、１４を有し、互いに重なって位置する層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４が互いに弱く接続されることによって、基板５の変形に応じて層要素１１、１２、１３、１４が互いに対して移動可能である、複数の層１、２、３、４を堆積するステップと、
永久変形部品を製造するためにコーティングされた基板５を変形させるステップとを有する方法。
【００４１】
基板５が薄い金属シート又はワイヤであること、及び／又は、基板がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はこれらの元素の少なくとも１つによる合金でありかつ／又は前記基板がコーティングされた金属であることを特徴とする、部品又は方法。
【００４２】
層１、２、３、４及び／又は層要素１１、１２、１３、１４が二次元結晶からなることを特徴とする、部品又は方法。
【００４３】
層要素１１、１２、１３、１４の横方向への面の拡がりが、その層厚よりも遙かに大きく、かつ特に、少なくとも１０００倍大きいことを特徴とする、部品又は方法。
前出請求項の１つに記載の部品又は方法。
【００４４】
互いに異なる層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４が、互いにスライド可能に重ね合わされ、かつ／又は、曲げた後であっても基板５の表面が層要素１１、１２、１３、１４で完全にコーティングされているように重なることを特徴とする、部品又は方法。
【００４５】
離間領域２１、２２、２３、２４が、各層１、２、３、４の層要素１１、１２、１３、１４同士の間に配置され、その場合、基板５上に直接堆積された第１の層１の離間領域２１、２２、２３、２４が、第１の層１上に堆積されたさらなる層４の少なくとも１つの層要素１２、１３、１４の各々により覆われていることを特徴とする、部品又は方法。
【００４６】
層１、２、３、４の材料が、グラフェン又は別のIV族元素、Ｍが遷移金属でＸがIV主族である化合物ＭＸ２であって、例えばＭｏＳ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、又はＢＮであることを特徴とする、部品又は方法。
【００４７】
層１、２、３、４の層厚が２ｎｍ未満であり、かつ特に０．１〜０．８ｎｍの範囲であること、及び／又は、層要素１１、１２、１３、１４の円等価直径が１μｍ〜１０ｍｍの範囲であり、特に１μｍ〜１００μｍの範囲又は１００μｍ〜１０ｍｍの範囲であること、及び／又は、基板５が２〜２００の層１、２、３、４でコーティングされていることを特徴とする、部品又は方法。
【００４８】
層を堆積するために、特に基板５が触媒効果を発揮する化学気相コーティングＣＶＤ特に触媒ＣＶＤ、又は、層要素１１、１２、１３、１４が特にディスパージョンの形態で堆積される液相コーティングが用いられること、及び／又は、２つの異なるプロセスガスが蒸着に用いられかつ／又は熱が基板に供給されることを特徴とする、部品又は方法。
【００４９】
前記変形が三次元変形、特に曲げであること、及び／又は、前記変形が伸張又は圧縮であることを特徴とする、部品又は方法。
【００５０】
コーティングが導電性を増大させかつ／又は化学耐性を増大させかつ／又は表面のトライボロジー特性を変化させること、及び／又は、コーティングが導電性又は電気絶縁性であること、及び／又は、基板５の曲げラインの曲げ半径が０．１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする、部品又は方法。
【００５１】
部品が、バッテリ又は再充電可能なバッテリのハウジング又は電極であることを特徴とする、部品又は方法。
【００５２】
この方法でコーティングされた基板が、永久変形部品を製造するために変形され、その場合、層要素１１、１２、１３、１４が互いに対して移動させられる変形後に基板５の空領域が残されていないように層１、２、３、４の数が選択され、その場合、曲げ半径が０．１ｍｍ〜５ｍｍの間であることを特徴とする方法。
【００５３】
開示された全ての特徴は、（それ自体のために、また互いに組み合わされて）本発明に不可欠である。ここでの出願の開示は、関連する／追加された優先権書類（先の出願の写し）の開示内容をその内容全体に含み、それはこれらの書類の特徴を本願の請求項に組み込む目的でもある。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用される請求項の特徴がなくても、先行技術の独立した発明性のあるさらなる発展を特徴とする。各請求項で特定された発明は、前述の説明で特定された、特に参照符号が付与された、及び／又は符号の説明で特定された、１つ以上の機能を追加で有することができる。本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的に明らかに不要であるか、または技術的に同じ効果を有する他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の個々のものが実装されない設計形態に関する。
【符号の説明】
【００５４】
１  層
２  層
３  層
４  層
５  基板
１１  層要素
１２  層要素
１３  層要素
１４  層要素
２１  離間領域
２２  離間領域
２３  離間領域
２４  離間領域
【図１】
2021522414.tif 000003
【図２】
2021522414.tif 000004
【図３】
2021522414.tif 000005
【図４】
2021522414.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月25日(2020.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた基板（５）からなる永久湾曲部品であって、前記基板（５）が変形可能であり、かつそのコーティングが、互いに重なって堆積された複数の層（１，２，３，４）からなり、各層が、特に１つの面内において互いに隣り合って位置する層要素（１１，１２，１３，１４）を有し、互いに重なって位置する前記層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに弱く接続されることによって、前記コーティングされた基板（５）の変形に応じて前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動可能である、永久湾曲部品。
【請求項２】
変形され、コーティングされた部品を製造するための方法において、
互いに重なって配置された複数の層（１，２，３，４）を堆積し、各層が、変形可能な基板（５）上の１つの面内において互いに隣り合って位置する層要素（１１，１２，１３，１４）を有し、互いに重なって位置する前記層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに弱く接続されることによって、前記基板（５）の変形に応じて前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動可能である、前記複数の層（１，２，３，４）を堆積するステップと、
永久変形部品を製造するためにコーティングされた前記基板（５）を変形させるステップとを有する方法。
【請求項３】
前記基板（５）が薄い金属シート又はワイヤであること、及び／又は、前記基板がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はこれらの元素の少なくとも１つによる合金でありかつ／又は前記基板がコーティングされた金属であることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項４】
前記層（１，２，３，４）及び／又は前記層要素（１１，１２，１３，１４）が二次元結晶からなることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項５】
前記層要素（１１，１２，１３，１４）の横方向への面の拡がりが、その層厚よりも大きく、かつ／又は、少なくとも１０００倍大きいことを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項６】
互いに異なる層（１，２，３，４）の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が、互いにスライド可能に重ね合わされ、かつ／又は、曲げた後であっても前記基板（５）の表面が層要素（１１，１２，１３，１４）で完全にコーティングされているように重なることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項７】
離間領域（２１，２２，２３，２４）が、各層（１，２，３，４）の層要素（１１，１２，１３，１４）同士の間に配置され、その場合、前記基板（５）上に直接堆積された第１の層（１）の前記離間領域（２１）が、前記第１の層（１）上に堆積されたさらなる層（４）の少なくとも１つの層要素（１２，１３，１４）の各々により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項８】
前記層（１，２，３，４）の材料が、グラフェン又は別のIV族元素、Ｍが遷移金属でＸがIV主族である化合物ＭＸ２であって、例えばＭｏＳ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、又はＢＮであることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項９】
前記層（１，２，３，４）の層厚が２ｎｍ未満であり、かつ／又は０．１〜０．８ｎｍの範囲であること、及び／又は、層要素（１１，１２，１３，１４）の円等価直径が１μｍ〜１０ｍｍの範囲であり、又は１μｍ〜１００μｍの範囲又は１００μｍ〜１０ｍｍの範囲であること、及び／又は、前記基板（５）が２〜２００の層（１，２，３，４）でコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項１０】
前記層を堆積するために、前記基板（５）が触媒効果を発揮する化学気相コーティングＣＶＤ又は触媒ＣＶＤ、又は、前記層要素（１１，１２，１３，１４）がディスパージョンの形態で堆積される液相コーティングが用いられること、及び／又は、２つの異なるプロセスガスが蒸着に用いられかつ／又は熱が前記基板に供給されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記変形が三次元変形又は曲げであること、及び／又は、前記変形が伸張又は圧縮であることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項１２】
前記コーティングが導電性を増大させかつ／又は化学耐性を増大させかつ／又は表面のトライボロジー特性を変化させること、及び／又は、前記コーティングが導電性又は電気絶縁性であること、及び／又は、前記基板（５）の曲げラインの曲げ半径が０．１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項１３】
前記部品が、バッテリ又は再充電可能なバッテリのハウジング又は電極であることを特徴とする請求項１に記載の部品。
【請求項１４】
コーティングされた部品の製造方法であって、コーティングが、互いに重なって配置された複数の層（１，２，３，４）からなり、各層が、１つの面内で互いに隣り合って位置する複数の非接続の層要素（１１，１２，１３，１４）を有しかつ変形可能な基板（５）上で順次堆積された二次元特性を有し、その場合、互いに異なる層の前記層要素（１１，１２，１３，１４）が、ファンデルワールス力により互いに接続されている、前記製造方法において、
この方法でコーティングされた前記基板が、永久変形部品を製造するために変形され、その場合、前記層要素（１１，１２，１３，１４）が互いに対して移動させられる変形後に基板（５）の空領域が残されていないように層（１，２，３，４）の数が選択され、その場合、曲げ半径が０．１ｍｍ〜５ｍｍの間であることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
前記層（１，２，３，４）及び／又は前記層要素（１１，１２，１３，１４）が二次元結晶からなることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記層要素（１１，１２，１３，１４）の横方向への面の拡がりが、その層厚よりも大きく、かつ／又は、少なくとも１０００倍大きいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記層（１，２，３，４）の材料が、グラフェン又は別のIV族元素、Ｍが遷移金属でＸがIV主族である化合物ＭＸ２であって、例えばＭｏＳ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、又はＢＮであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記層（１，２，３，４）の層厚が２ｎｍ未満であり、かつ／又は０．１〜０．８ｎｍの範囲であること、及び／又は、層要素（１１，１２，１３，１４）の円等価直径が１μｍ〜１０ｍｍの範囲であり、又は１μｍ〜１００μｍの範囲又は１００μｍ〜１０ｍｍの範囲であること、及び／又は、前記基板（５）が２〜２００の層（１，２，３，４）でコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記変形が三次元変形又は曲げであること、及び／又は、前記変形が伸張又は圧縮であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項２０】
前記コーティングが導電性を増大させかつ／又は化学耐性を増大させかつ／又は表面のトライボロジー特性を変化させること、及び／又は、前記コーティングが導電性又は電気絶縁性であること、及び／又は、前記基板（５）の曲げラインの曲げ半径が０．１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【国際調査報告】
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