(57)【要約】  疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、ナノテクスチャ付き表面が、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含む物品であって、  表面率（φｓ）が、２％以上、８０％以下であり、  ピッチ（Ｐ）が、２５０以下であり、  アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、２．４以下であり、ここでＨが、ピラーの高さであり、Ｒが、ピラーの半径であり、  ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表され、  ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含む、物品。
2018523167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、前記ナノテクスチャ付き表面が、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含む物品であって、
・前記表面率（φｓ）が、２％以上、８０％以下であり、
・前記ピッチ（Ｐ）が、２５０以下であり、
・前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、２．４以下であり、ここでＨが、前記ピラーの高さであり、Ｒが、前記ピラーの半径であり、
・前記ピラーの前記ピッチ（Ｐ）、前記高さ（Ｈ）、前記半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表され、
・前記ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含む、物品。
【請求項２】
前記ピラーの上面が、平坦である、または外側に向かって延びている、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記ナノテクスチャ付き表面が、１１０°以上、好ましくは１２０°以上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）を有する、請求項１から２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項４】
前記表面率（φｓ）が、１０％以上であり、かつ／または７５％以下、例えば５０％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、１．７以下であり、好ましくは０．２から１．７である、請求項１から４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項６】
前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、０．８０以下であり、好ましくは０．２５超かつ／または０．７０以下である、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
前記ピッチ（Ｐ）が、２５以上であり、好ましくは１００以上、例えば１５０以上かつ／または２３０以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の物品。
【請求項８】
前記高さ（Ｈ）が、２以上かつ／または６００以下、例えば３００以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の物品。
【請求項９】
前記半径（Ｒ）が、１０以上かつ／または１２５以下、例えば１００以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１０】
前記ピラーのアレイが、周期的アレイであり、例えば六角形アレイである、請求項１から９のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１１】
前記疎水性材料の表面エネルギーが、２０ｍＪ／ｍ２以下、例えば１５ｍＪ／ｍ２以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１２】
前記ナノテクスチャ付き表面が、
・例えばフッ化材料層のコーティングなど、例えばフッ化材料層のコーティングなど、前記ナノテクスチャ付き表面の一部の上、例えばピラーの上側部分に堆積させた疎水性材料のコーティング、
・フッ化材料層のコーティングなど、前記ナノテクスチャ付き表面全体の上に堆積させた疎水性材料のコーティング、
・前記ナノテクスチャ付き表面の材料が、疎水性材料であり、前記ナノテクスチャ付き表面が、コーティングされておらず、例えばフッ化材料である、
からなるリストから選択される疎水性材料を少なくとも部分的に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１３】
前記物品が、透明物品、例えばレンズなどの光学構成要素である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１４】
疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品を設計する方法であり、前記ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含み、ここでＨが、前記ピラーの高さであり、Ｒが、前記ピラーの半径である方法であって、
・前記表面率（φｓ）を、２％以上、８０％以下になるように選択するステップと、
・前記ピッチ（Ｐ）を、２５０以下になるように選択するステップと、
・前記表面率（φｓ）および前記ピッチ（Ｐ）に基づいて前記半径（Ｒ）を計算するステップと、
・前記ピラー高（Ｈ）を、前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が２．４以下になるように選択するステップとを含み、
・前記ピラーの前記ピッチ（Ｐ）、前記高さ（Ｈ）、前記半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される、
方法。
【請求項１５】
前記ピラー高（Ｈ）を、最小ピラー高（Ｈｍｉｎ）以上になるように選択する追加ステップをさらに含み、Ｈｍｉｎが、１０−４．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内、好ましくは２．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内で選択され、前記ピッチ（Ｐ）、前記高さ（Ｈ）、前記半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
・反射防止ナノテクスチャ付き表面を得るようにピラー高（Ｈ）を選択するステップ
をさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
疎水性または超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、前記ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、およびピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含む物品であって、
φｓが、２％以上になるように選択され、
前記ピッチ（Ｐ）および前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、
・前記ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、前記物品をワイピングする前に１１０°以上であり、
・前記ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、前記物品を少なくとも６００回ワイピングした後で１１０°以上のままである
ように選択される、物品。
【請求項１８】
前記ナノテクスチャ付き表面が、３Ｎの垂直力、約４．７Ｎ／ｃｍ２の圧力、および２ｃｍ／ｓの直線速度で、前記ナノテクスチャ付き表面と接触する眼用布で被覆された平形ロッドでワイピングされる、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記ピラーのアレイが、前記ピラーの表面率（φｓ）、前記ピラーのピッチ（Ｐ）、および前記ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定され、
・前記表面率（φｓ）が、２％以上、８０％以下であり、
・前記ピッチ（Ｐ）が、２５０以下であり、
・前記アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、２．４以下であり、ここで、Ｈが、前記ピラーの高さであり、Ｒが、前記ピラーの半径であり、
・前記ピラーの前記ピッチ（Ｐ）、前記高さ（Ｈ）、前記半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される、
請求項１７または１８に記載の物品。
【請求項２０】
前記高さ（Ｈ）が、Ｈｍｉｎ以上であり、ここで、Ｈｍｉｎが、１０−４．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内、好ましくは２．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内で選択され、ここで、Ｐが前記ピラーのピッチであり、Ｒが、前記ピラーの半径であり、ともにナノメートル（ｎｍ）単位で表される、請求項１から１３のいずれか一項および請求項１７から１９のいずれか一項に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品の分野に関する。さらに詳細には、本発明は、ナノテクスチャ付き表面がピラーのアレイを含む物品に関する。本発明は、また、超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品を設計する方法にも関する。表面は、水静的接触角が１５０°より大きい場合に、超疎水性である。水滴は、表面がわずかに傾斜したときに表面上で容易に滑ることができる。
【背景技術】
【０００２】
多くの適用分野では、特に、限定されるわけではないが光学素子では、水滴が物品表面上に付着したまま留まることを回避するために、また例えば洗浄を容易にするために、疎水性表面を有する物品を作製することが望ましい。１つの例では、レンズ、特に眼鏡の場合には、最終ステップとして眼鏡レンズに疎水性コーティングを堆積させて、例えば雨滴などの水滴が眼鏡レンズ表面に付着することを抑制し、また眼鏡レンズを泥汚れに強くすることが一般的である。
【０００３】
従来、このような疎水性コーティングは、特に眼用レンズの防汚コーティングの場合には、フルオロシランおよびフルオロシラザンなどのフッ素化合物を含む。
【０００４】
一般に、表面は、９０°超の水接触角を有するときに疎水性であるとみなされる。通常は、従来の疎水性表面は、９０°から最大１２０°までの範囲の水接触角を有する。
【０００５】
例えばナノテクスチャ付き表面を作成することなどによって粗さを生じることによって、表面を疎水性にする、またはさらに超疎水性にすることができることは既知である。表面粗さは、その構造内に空気を取り込む効果を有し、この場合、水滴は、固体と空気で構成された複合表面上に載ることになる。一般に「ファキア（ｆａｋｉｒ）」効果と呼ばれるこの効果により、大きな水静的接触角を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品は、機械的性質で劣ることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６１８３８７２号
【特許文献２】ＪＰ２００５−１８７９３６号
【特許文献３】ＥＰ１３００４３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、良好な機械的性質を有する疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明の対象は、疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、ナノテクスチャ付き表面が、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含む物品であって、
表面率（φｓ）が、２％以上、８０％以下であり、
ピッチ（Ｐ）が、２５０以下であり、
アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、２．４以下であり、ここでＨが、ピラーの高さであり、Ｒが、ピラーの半径であり、
ピラーのピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表され、
ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含む、物品である。
【００１０】
本発明により、疎水性および良好な機械的特性を同時に備えるナノテクスチャ付き表面を有する物品が得られる。発明者等は、例えば、良好なワイピング特性が得られることを実証した。
【００１１】
このナノテクスチャ付き表面が呈する可能性があるその他の特性は、良好な防雨性能（すなわち、このナノテクスチャ付き表面を現実の雨条件にさらすと、極めて少数の残留液滴しか表面上で観察されない）、
−  １３０°、１３５°、１４０°以上のＷＳＣＡ（水静的接触角）、
−  水静的接触角が１５０°以上である超疎水性、
−  静的接触角が１００°未満である、油（特にリノール酸）に関する疎油性、
−  特に水滴反跳効果を用いた自己洗浄性、
−  透明性、
−  反射防止効果、である。
【００１２】
一実施形態によれば、ピッチ（Ｐ）は、ナノテクスチャ付き表面にわたって一定である。
【００１３】
別の実施形態によれば、ピッチは、ナノテクスチャ付き表面にわたって変化する。この場合、ピラーのピッチ（Ｐ）は、さらに定義するようにピラーの平均ピッチであるものとして理解しなければならない。
【００１４】
一実施形態によれば、半径（Ｒ）は、ナノテクスチャ付き表面にわたって一定である。
【００１５】
別の実施形態によれば、半径は、ナノテクスチャ付き表面にわたって変化する。この場合、ピラーの半径（Ｒ）は、さらに定義するようにピラーの平均半径であるものとして理解しなければならない。
【００１６】
一実施形態によれば、高さ（Ｈ）は、ナノテクスチャ付き表面にわたって一定である。
【００１７】
別の実施形態によれば、高さ（Ｈ）は、ナノテクスチャ付き表面にわたって変化する。この場合、ピラーの高さ（Ｈ）は、さらに定義するようにピラーの平均高さであるものとして理解しなければならない。
【００１８】
表面率（φｓ）は、基準領域上の入口開口平面によって規定されるピラー高において決定されるピラー上側の全表面積を、その基準領域の表面積で割った値によって定義される。
【００１９】
一実施形態によれば、表面率（φｓ）は、ナノテクスチャ付き表面にわたって一定である。
【００２０】
別の実施形態によれば、表面率は、ナノテクスチャ付き表面にわたって変化する。この場合、ピラーの表面率（φｓ）は、さらに定義するようにピラーの平均表面率であるものとして理解しなければならない。
【００２１】
本発明の文脈では、「ナノテクスチャ付き表面」という表現は、ナノサイズ構造で覆われた表面に関する。このナノサイズ構造は、ナノスケール、すなわち０．１から１０００ｎｍ（ナノメートル）未満の間、好ましくは０．１から５００ｎｍ（ナノメートル）未満の間、より好ましくは０．１から１００ｎｍの間の１つの寸法を有する。本発明では、ナノサイズ構造は、ピラーである。
【００２２】
本発明の物品の様々な実施形態によれば、この物品は、以下のような、あらゆる技術的に価値のある実施形態と組み合わせることができる（以下、ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）は、ナノメートル（ｎｍ）単位で表す）。
・ピラーの上面が、平坦である、または外側に向かって延びている。
・ナノテクスチャ付き表面が、１１０°以上、好ましくは１２０°以上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）を有する。
・表面率（φｓ）が、１０％以上であり、かつ／または７５％以下、例えば５０％以下である。
・アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、１．７以下であり、好ましくは０．２から１．７であり、一実施形態によれば、アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、０．８０以下であり、好ましくは０．２５超かつ／または０．７０以下である。
・ピッチ（Ｐ）が、２５以上である。
・ピッチ（Ｐ）が、１００以上、例えば１５０以上かつ／または２３０以下である。
・高さ（Ｈ）が、２以上かつ／または６００以下、例えば３００以下である。
・半径（Ｒ）が、１０以上かつ／または１２５以下、例えば１００以下である。
・ピラーのアレイが、周期的アレイであり、例えば六角形アレイである。
・疎水性材料の表面エネルギーが、２０ｍＪ／ｍ２以下、例えば１５ｍＪ／ｍ２以下である。
・ナノテクスチャ付き表面が、
○例えばフッ化材料層のコーティングなど、ナノテクスチャ付き表面の一部の上、例えばピラーの上側部分に堆積させた疎水性材料のコーティング、
○例えばフッ化材料層のコーティングなど、ナノテクスチャ付き表面全体の上に堆積させた疎水性材料のコーティング、
○ナノテクスチャ付き表面の材料が、疎水性材料であり、ナノテクスチャ付き表面が、コーティングされておらず、例えば例えばフッ化材料である、
からなるリストから選択される疎水性材料を少なくとも部分的に含む。
・物品が、透明物品、例えばレンズなどの光学構成要素であり、一実施形態によれば、光学構成要素が、眼用レンズであり、例えば眼鏡用レンズである。
【００２３】
本発明は、また、疎水性または超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品を設計する方法であり、ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、ピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含み、ここでＨが、ピラーの高さであり、Ｒが、ピラーの半径である方法であって、
・表面率（φｓ）を、２％以上、８０％以下になるように選択するステップと、
・ピッチ（Ｐ）を、２５０以下になるように選択するステップと、
・表面率（φｓ）およびピッチ（Ｐ）に基づいて半径（Ｒ）を計算するステップと、
・ピラー高（Ｈ）を、アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が２．４以下になるように選択するステップとを含み、
・ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される、
方法も対象とする。
【００２４】
この方法の一実施形態によれば、この方法は、ピラー高（Ｈ）を、最小ピラー高（Ｈｍｉｎ）以上になるように選択する追加ステップをさらに含み、Ｈｍｉｎは、１０−４．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内、好ましくは２．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内で選択される。ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）は、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される。
【００２５】
この方法の一実施形態によれば、この方法は、反射防止ナノテクスチャ付き表面を得るようにピラー高（Ｈ）を選択するステップをさらに含む。
【００２６】
本発明は、また、疎水性または超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、およびピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含む物品であって、
φｓが、２％以上になるように選択され、
ピッチ（Ｐ）およびアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、
・ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、物品をワイピングする前に１１０°以上であり、
・ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、物品を少なくとも６００回ワイピングした後で１１０°以上のままである
ように選択される、物品も対象とする。
【００２７】
本発明の物品の様々な実施形態によれば、この物品は、以下のような、あらゆる技術的に価値のある実施形態と組み合わせることができる。
・ナノテクスチャ付き表面が、約４．７Ｎ／ｃｍ２の圧力および２ｃｍ／ｓの直線速度に対応する３Ｎの垂直力で、ナノテクスチャ付き表面と接触する眼用布で被覆された直径９ｍｍの平形ロッドでワイピングされる。
・ピラーのアレイが、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、およびピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定され、
・表面率（φｓ）が、２％以上、８０％以下であり、
・ピッチ（Ｐ）が、２５０以下であり、
・アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、２．４以下であり、ここで、Ｈが、ピラーの高さであり、Ｒが、ピラーの半径であり、
・ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）が、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される。
【００２８】
本発明による物品は、高さ（Ｈ）が、Ｈｍｉｎ以上であり、ここで、Ｈｍｉｎが、１０−４．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内、好ましくは２．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内で選択され、ここで、Ｐが、ピラーのピッチであり、Ｒが、ピラーの半径であるという、さらなる特徴を含むこともできる。ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）は、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される。
【００２９】
次に、添付の図面を参照して、実施例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図２】図２は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図３】図３は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図４】図４は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図５】図５は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図６ａ】図６ａは、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図７】図７は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図８】図８は、本発明の枠内のナノサイズ構造、およびそれらのナノサイズ構造で覆われた物品表面を示すスケッチである。
【図９ａ】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察した本発明によるナノテクスチャ付き表面の画像である。
【図９ｂ】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察した本発明によるナノテクスチャ付き表面の画像である。
【図９ｃ】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察した本発明によるナノテクスチャ付き表面の画像である。
【図１０】比較例に照らした本発明によるサンプルの測定水接触角データを示す図である。
【図１１】比較例に照らした本発明によるサンプルの測定水接触角データを示す図である。
【図１２】比較例に照らした本発明によるサンプルの測定光学データを示す図である。
【図１３】比較例に照らした本発明によるサンプルの測定光学データを示す図である。
【図１４】ワイピング試験を適用したときの、比較例に照らした本発明によるサンプルの測定水接触角データを示す図である。
【図１５】ワイピング試験を適用したときの、比較例に照らした本発明によるサンプルの測定水接触角データを示す図である。
【図１６ａ】水滴のナノテクスチャ付き表面との相互作用挙動を示すスケッチである。
【図１６ｂ】水滴のナノテクスチャ付き表面との相互作用挙動を示すスケッチである。
【図１７】本発明による異なる表面率（φｓ）を有するナノ構造表面を有するいくつかの物品の、ピラー高（Ｈ）の関数として計算される透過率値を表す図である。
【図１８】雨にさらした後の、本発明によるサンプルの表面上および比較サンプルの表面上の平方センチメートル当たりの測定残留雨滴数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図中の要素は、簡潔かつ明瞭であることを旨として示したものであり、必ずしも一定の比率で描かれているとは限らない。例えば、本発明の実施形態を理解しやすくするために、図中の要素の一部の寸法を他の要素より強調してあることもある。
【００３２】
図１から図８は、ナノサイズ構造がピラーである本発明の枠内のナノサイズ構造と、このナノサイズ構造で覆われた物品表面とを示すスケッチである。
【００３３】
ナノ構造付き表面は、ピラー構造と呼ばれる突起フィーチャの配列を含む。
【００３４】
本発明の枠内で使用される定義は、上記の図面に鑑みて示されるものである。
【００３５】
ピラーの上面図幾何学的形状、ならびに基板上の構造の側壁形状、底面側プロフィル、および空間的配列は、様々にすることができる。これらのフィーチャ全ての組合せに基づいて、様々な構造付き表面を形成することができる。
【００３６】
ピラーの幾何学的形状および空間的配列の例を、図１から図７に示す。
【００３７】
ピラー構造の上側幾何学的形状は、規則的な形状にすることも、不規則な形状にすることも、あるいは無作為な形状にすることもできる。このような形状の例を、図１（上面図）に示すが、これらの例は、これに限定されるわけではないが、円形１１、楕円形１２、正方形（等しい４辺を有する）１３、長方形（４辺を有し、各対向する２辺が等しい）１４、三角形（３辺）１５、十字形１６、六角形（すなわち６辺）１７、さらに角の多い多角形１８、無作為形状ピラー１９を含む。
【００３８】
パターンの配列は、対称または非対称に配列された、あるいは無作為に位置決めされた、同じ、または異なるサイズを有する、様々な無作為、規則的、または不規則なピラー形状の組合せとすることができる。また、パターンの配列は、対称または無作為な空間的編成を有する、あるいはそれらの組合せによって配列された、無作為、規則的、および不規則なピラー形状が交互になっているものであってもよい。対照的な空間的配列は、これらに限定されるわけではないが、正方形、六角形、八角形、および千鳥形を含む。このような空間的編成の例を、図２（上面図）に示す。図２において、空間的編成２１、２３、および２４は、周期的配列であり、空間的編成２２および２５は、無作為配列である。空間的編成２１および２２では、ピラーの上側幾何学的形状は、円形であり、空間的編成２３では、ピラーの上側幾何学的形状は、正方形であり、空間的編成２４では、ピラーの上側幾何学的形状は、長方形であり、空間的編成２５では、ピラーの上側幾何学的形状は、円形、三角形、正方形、長方形、六角形など複数の形態で構成されている。周期的配列が好ましい。
【００３９】
側壁の幅は、その高さに沿って一定であってもよいし、変化してもよい。したがって、壁面のプロフィルは、真っ直ぐ（基板に対して直交する向きに）であってもよいし、斜めであってもよいし、湾曲していてもよいし、凹状になっていてもよいし、あるいは張り出していてもよい。壁面のこのようなプロフィルの例を、図３（断面図）に示す。図３において、壁面３１のプロフィルは、円筒状または円柱状であり、壁面３２のプロフィルは、円錐状または先細状であり、壁面３３のプロフィルは、円柱状または張出し形である。また、壁面のプロフィルは、角錐状、角柱状、湾曲状、逆台形状、または円柱形と丸形の組合せであってもよい。水平面と側壁の間に形成される角度は、βで定義され、入口角と呼ばれる。βは、０°から最大１１５°まで変化することができる。ピラーの上壁は、平坦でもよいし、丸めてもよいし、尖っていてもよい。
【００４０】
構造の底部を、図４（断面図）に示す。２つのピラーの間の表面は、４１で示すような平底であってもよいし、４２で示すような凸状の丸底または４４で示すような凹状の丸底など、角のない表面を有していてもよいし、あるいは４３で示すように９０°以下のいくつかの角度で切り欠いた形状であってもよい。
【００４１】
ピラー構造の半径は、ピラー入口開口平面を画定する断面平面の最高位置におけるピラー上側における直径を挟んで対向する２つの点の間の最大半距離に対応する。ピラーの上側形状が半円である場合には、入口開口ＥＯは、その丸先端のすぐ下の断面平面に対応し、ピラーの上側形状が凹状または張出し状である場合（入口角βが９０°未満であるとき）には、入口開口は、側壁形状の断面図の最大幅における断面平面に対応する。ピラーの上側が複雑な幾何学的形状である場合には、「ピラーの半径」は、ピラーの上側の直径を挟んで対向する点のいくつかの組合せの間の平均半距離値を指す。図５（断面図）は、ピラー半径Ｒ、ピラー高Ｈ、ピラーピッチＰ、およびピラー間距離ｄを決定する例５１、５２、および５３を示す図である。実施形態５１、５２、および５３では、ＥＯは、入口開口を指し、ＭＡは、主軸を指し、ＢＰは、基面を指す。
【００４２】
平均半径は、構造表面の１０μｍ×１０μｍの領域内に配列されたピラーパターンのセットについてのピラー半径の平均値である。
【００４３】
ピラー構造の主軸ＭＡは、ピラー入口開口平面ＥＯ上のピラー上側の中心点とピラー基面ＢＰ上のピラー底側の中心点の間の軸である。
【００４４】
基面ＢＰは、構造表面の最下点を含む、ピラーの主軸に直交する平面として定義される。
【００４５】
ピラーの高さＨは、ピラー入口開口を画定する断面平面内の点と、その点のピラー構造の基面上への垂直投影との間の最高距離を指す。
【００４６】
平均高さは、構造表面の１０μｍ×１０μｍの領域内に配列されたピラーパターンのセットについてのピラーの高さ（上記で定義した高さ）の平均値である。
【００４７】
ピラー構造のピッチＰは、ピラー入口開口平面内の２つの隣接するピラーの主軸上の２つの点の間の最大距離を指す。
【００４８】
平均ピッチは、構造表面の１０μｍ×１０μｍの領域内に配列されたピラーパターンのセットについてのピラーのピッチの平均値である。
【００４９】
ピラー構造のピラー間距離ｄは、ピラー入口開口平面内の２つの隣接するピラーの対向する側壁上の２つの点の間の最大距離を指す。
【００５０】
平均ピラー間距離は、構造表面の１０μｍ×１０μｍの領域内に配列されたピラーパターンのセットについてのピラー間距離の平均値である。
【００５１】
表面率φｓは、基準領域上の入口開口平面によって規定されるピラー高において決定されるピラー上側の全表面積を、その基準領域の面積で割った値によって定義される。実施形態によれば、基準表面領域は、１０μｍ×１０μｍの表面である。
【００５２】
ピラーの平均表面率は、構造表面にわたるピラーの表面率の平均値である。
【００５３】
図６ａ（上面図）に示す例によれば、ナノ構造付き表面は、ピラーの空間的配列が六角形であり、各ピラーの断面が一定の円形であり、各ピラーの直径が２Ｒであり、ピッチＰがナノ構造付き表面にわたって一定である、ピラー６１の配列を含む。この実施形態では、表面率φｓＨｅｘは、次の式によって計算される。
【００５４】
【数１】
2018523167.tif 000003
【００５５】
図６ｂ（上面図）に示す例によれば、ナノ構造付き表面は、ピラーの空間的配列が正方形であり、各ピラーの断面が一定の円形であり、各ピラーの直径が２Ｒであり、ピッチＰがナノ構造付き表面にわたって一定である、ピラー６２の配列を含む。この実施形態では、表面率φｓＳｑは、次の式によって計算される。
【００５６】
【数２】
2018523167.tif 000004
【００５７】
図７は、図６ａまたは図６ｂによるピラーの配列を示す断面図であり、ピラー７１は、直径が２Ｒである一定の円形断面を有し、また基面７２からピラーの最上部までの高さＨを有し、ピッチはＰである。
【００５８】
図８は、本発明による物品のある領域を示す断面図であり、ナノテクスチャ付き表面は、ピラー８５のアレイを含み、疎水性材料層８４で被覆されている。この実施形態では、接着プライマ層８２を、基板８１上に堆積させる。樹脂層８３は、接着プライマ層８２上に配置される。この樹脂層は、全高ＨＯを有し、複数のピラー８５を構成するようにナノテクスチャが付けられている。実施形態によれば、樹脂層の全厚ＨＯは、約１０μｍである。
【００５９】
この物品のナノ構造付き表面は、２０ｍＪ／ｍ２未満、好ましくは１５ｍＪ／ｍ２未満、より好ましくは１４ｍＪ／ｍ２未満、さらに好ましくは１２ｍＪ／ｍ２以下の表面エネルギーを呈する。ナノ構造付き表面は、フッ化樹脂またはフッ化ポリマーなどの低表面エネルギーの疎水性材料で構成することもできるし、あるいは低表面エネルギーのコーティングで一部または全体をコーティングすることもできる。一般に、このような低表面エネルギーのコーティングは、フルオロポリマーまたはフルオロシランのうちの少なくとも１つを含む。このようなフルオロポリマーまたはフルオロシランは、これらに限定されるわけではないが、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、ならびにＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ２６０４、２６２４、および２６３４などの市販のフルオロシラン、ダイキン工業株式会社のＯｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）、信越化学工業株式会社のＯＰＴＲＯＮ（登録商標）、ヘプタデカフルオロシラン（例えばＧＥＬＥＳＴ社製）、ＦＬＵＯＲＯＳＹＬ（登録商標）（例えばＣＹＴＯＮＩＸ社製）、ＦＡＳ１３、ＣＹＴＯＰ（商標）（旭硝子製）などを含む。このようなコーティングは、浸漬、蒸気コーティング、吹き付け、ローラを用いた塗布、およびその他の適当な当技術分野で既知の方法によって物品のナノ構造付き表面に形成することができる。
【００６０】
疎水性かつ／または疎油性のトップコートの調製のために推薦されるフルオロシランを含む組成物が、米国特許第６１８３８７２号に記載されている。これらの組成物は、以下の一般式で表される、５．１０２から１．１０５の分子量を有する、ケイ素基を担持する有機基を有するフルオロポリマーを含む。
【００６１】
【化１】
2018523167.tif 000005
【００６２】
式中、ＲＦは、ペルフルオロアルキル基を表し、Ｚは、フルオロまたはトリフルオロメチル基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅは、それぞれ互いに独立して、０、または１以上の整数を表し、但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅの和が１以上であること、ならびにａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅの添え字が付された括弧内の繰返し単位の順序が与えられた順序に限定されないことを条件とし、Ｙは、Ｈ、または１個から４個の炭素原子を含むアルキル基を表し、Ｘは、水素、臭素、またはヨウ素の原子を表し、
Ｒ１は、ヒドロキシル基または加水分解性基を表し、Ｒ２は、水素の原子、または一価の炭化水素基を表し、ｍは、０、１、または２を表し、ｎは、１、２、または３を表し、ｐは、少なくとも１に等しい、好ましくは少なくとも２に等しい整数を表す。
【００６３】
特に好ましいのは、次の化学式のパーフルオロポリエーテルである。
【００６４】
【化２】
2018523167.tif 000006
【００６５】
式中、Ｙ、Ｒ１、ｍ、およびｐは、上記で定義した通りであり、ａは、１から５０の整数である。
【００６６】
上記の化学式（１）で与えられるフルオロシランを含む調合物は、ダイキン工業株式会社からＯＰＴＯＯＬ  ＤＳＸ（登録商標）という製品名で市販されている。
【００６７】
文書ＪＰ２００５−１８７９３６号には、防汚コーティングの形成に適したシランのフッ素化合物、および特に次の化学式で与えられる化合物が記載されている。
【００６８】
【化３】
2018523167.tif 000007
【００６９】
式中、
Ｒ’Ｆは、直鎖二価パーフルオロポリエーテル基であり、
Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基、またはフェニル基であり、
Ｘ’は、加水分解性基であり、
ａ’は、０から２の整数であり、
ｂ’は、１から５の整数であり、
ｍ’およびｎ’は、２または３に等しい整数である。
【００７０】
上記の化学式（２）で与えられるフルオロシラン化合物は、信越化学工業株式会社からＫＹ−１３０（登録商標）という製品名で市販されている。
【００７１】
化学式（２）で与えられるフルオロシラン化合物、およびそれらを調製する方法は、特許出願ＥＰ１３００４３３にも記載されている。
【００７２】
物品の幾何学的形状が図６ａ、図７、および図８の実施形態に従う、本発明による物品のサンプルを製造した。これらのサンプルは、１つの表面上にピラーのアレイを備えたナノテクスチャ付き表面を有する。
【００７３】
これらのサンプルでは、
・基板８１は、スライドガラスであり、
・接着プライマ層８２は、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から「Ｏｒｍｏｐｒｉｍｅ」という名称で市販されているプライマで構成され、
・樹脂層８３は、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製の紫外線硬化性樹脂「Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）」で構成され、この樹脂層は、ピラーのアレイを備えたナノテクスチャ付き表面を含む。Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ樹脂は、有機／無機樹脂である。Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＯｒｍｏｃｅｒ（登録商標）の系列の任意の樹脂（例えばＯｒｍｏｃｏｍｐ（登録商標））など、他の有機／無機樹脂を使用することもできるが、純粋に有機または無機の樹脂であってもよい。
・疎水性材料層８４は、ダイキン工業株式会社から「Ｏｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）」という名称で市販されているフッ化コーティングである。
【００７４】
本発明のプロセスによれば、ナノ構造付き表面を有する物品は、例えば所望のナノ構造付き表面のパターン形状の反転レプリカが形成されたＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）材料の鋳型を使用した基板のＮＩＬ（ナノインプリントリソグラフィ）で準備される。
【００７５】
インプリント表面を作成するために使用する手順について、以下でさらに詳細に説明する。この手順は、以下のステップを含む。
□アセトン、エタノール、および脱イオン水の５分間の連続した超音波浴を基板に実施する。
□Ｎ２ガンでサンプルの表面を乾燥させる。
□酸素プラズマによる処理を１００Ｗ、１４Ｐａ、１２ｓｃｃｍで１分間実施する。
□プライマ（Ｏｒｍｏｐｒｉｍｅ（商標））をスピンコーティングし（任意選択）、１５０℃で５分間焼成する。
□Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）樹脂をスピンコーティングし、８０℃で２分間焼成する。
□プラスチック鋳型（ＣＯＰ材料）を樹脂フィルム（Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標））と接触させる。
□０．２〜０．４ＭＰａでプレスする（数秒待機して、レジストが完全に鋳型構造を満たすようにする）。
□約１５分間ＵＶ露光する（ＵＶ出力は約３ｍＷ／ｃｍ２）。
□ＵＶランプおよび圧力を停止する。
□サンプルを８０℃で１〜３時間ポストベークする。鋳型およびレプリカを外す。
□レジストレプリカを１５０℃で１〜３時間ポストベークして、構造を硬化させる。
□レプリカを、５０Ｗ、１４Ｐａ、１２ｓｃｃｍで３０秒間、酸素プラズマで処理する。
□レプリカをフッ化コーティングに浸漬コーティングまたはスピンコーティングして、撥水性を向上させる（ダイキン工業株式会社製Ｏｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）で０．１％）。
□６０℃、相対湿度９０％で１時間硬化を行う。
□パーフルオロヘキサン（あるいは３Ｍ社またはＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製のＮｏｖｅｃ  ７２００またはＦＣ４０など、その他の適当なフッ化溶媒）などのフッ化溶媒中でレプリカをすすぎ、次いでエタノールおよび脱イオン水によってすすぐ。
□最後に、１００℃のホットプレート上でサンプルを３０分乾燥させる。
【００７６】
本発明の実施形態を示すために、複数の幾何学的特徴に従って様々なサンプルを製造した。
【００７７】
図９ａから図９ｃは、本発明によるナノテクスチャ付き表面を示す画像である。これらの表面は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察したものであり、これらの画像は、一辺の長さが１μｍの正方形の表面領域に対応する。
【００７８】
図９ａは、実施例１を示す。この実施例では、表面率（φｓ）は、一定であり、０．７に等しく、ピッチ（Ｐ）は、一定であり、２３０ｎｍに等しく、半径（Ｒ）は、一定であり、１００ｎｍに等しく、高さ（Ｈ）は、一定であり、１００ｎｍに等しく、したがって、アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）は、０．５に等しい。
【００７９】
図９ｂは、実施例２を示す。この実施例では、表面率（φｓ）は、一定であり、０．５３に等しく、ピッチ（Ｐ）は、一定であり、１７０ｎｍに等しく、半径（Ｒ）は、一定であり、６５ｎｍに等しく、高さ（Ｈ）は、一定であり、６０ｎｍに等しく、したがって、アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）は、０．４６に等しい。
【００８０】
図９ｃは、実施例３を示す。この実施例では、表面率（φｓ）は、一定であり、０．１５に等しく、ピッチ（Ｐ）は、一定であり、１８０ｎｍに等しく、半径（Ｒ）は、一定であり、３５ｎｍに等しく、高さ（Ｈ）は、一定であり、１０５ｎｍに等しく、したがって、アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）は、１．５に等しい。
【００８１】
比較例に従って、比較サンプルを製造した。この比較例によるサンプルは、スライドガラス基板と、スライドガラス基板上の「Ｏｒｍｏｐｒｉｍｅ  （商標）」接着プライマ層と、接着プライマ層上の「Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）」紫外線硬化性樹脂層と、「Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）」紫外線硬化性樹脂層上の「Ｏｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）」コーティングとを含む。これらのサンプルでは、「Ｏｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）」紫外線硬化性樹脂層は、平坦であり、ナノテクスチャ付き表面を含まない。これらのサンプルは、「Ｏｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）」コーティングを１つの表面上に有する。
【００８２】
実施例１から３および比較例によるサンプルを試験して、それらの濡れ性を決定した。
【００８３】
図１０は、表面率φｓの関数として測定した水後退接触角（ＷＲＣＡ）を示す図であり、図１１は、表面率φｓの関数として測定した水静的接触角（ＷＳＣＡ）を示す図である。
【００８４】
水静的接触角（ＷＳＣＡ）の測定は、液適法を使用して行う。水静的接触角は、表面が水平であるときの液滴と表面の間の接触角に対応する。水は脱イオン処理されている。
【００８５】
水後退接触角（ＷＲＣＡ）の測定は、「傾斜板」または「傾き板」法を用いて行う。傾斜板法では、評価対象の固体表面を通常は０°から９０°に傾けながら、ここでは水滴である付着液滴の前側および後側の両方で接触角値を取り込む。表面を傾けるにつれて、液滴の形状は、液滴の下側の接触角が増大し、液滴の上側の接触角が減少するなど、重力の影響によって変形する。液滴が移動し始める最大液滴変形時におけるこれらの測定接触角を、それぞれ前進接触角および後退接触角と呼ぶ。液滴が滑り始める傾斜角は、表面の滑り角に対応する。
【００８６】
水後退接触角（ＷＲＣＡ）の測定を、「ＫＹＯＷＡ  ＤＭ−５００」接触角計と、液滴の自動検出を行い、円、楕円、および接線など様々な関数で液滴包絡面の解析を行う「ＦＡＭＡＳ」インタフェースソフトウェアとを併用して行った。楕円関数は、水静的接触角の測定に使用し、接線関数は、水後退接触角の測定に使用する。
【００８７】
水静的接触角の測定では、一度に２μＬの水滴を表面上に供給する（３２ゲージの針を使用する）。水後退接触角の測定では、一度に２０μＬの体積を有する水滴を表面上に供給する（１．３ｍｍの外径を有する針、すなわち１８ゲージの針）。液体の密度は１ｇ／ｃｍ３である。
【００８８】
滑り角を測定する条件は、以下の通りである。
−  連続傾斜法（サンプル表面の傾き角が０°から９０°まで変化する）。
−  滑り角の検出は、液滴が滑る前に行う。
−  滑り角は、前方角接触点および後方角接触点の両方が２００μｍ以上の距離を移動したときに検出する。
−  前進接触角および後退接触角の両方を測定する。
−  測定を開始する前の待機時間は２ｓである。
−  表面が湾曲している場合は、ソフトウェアが、表面の湾曲を自動的に検出するか、それを手作業で追加するかのオプションを提供する。
【００８９】
測定は、凸状表面または凹状表面上で行うことができる。凹状表面では、特に物品がレンズである場合には物品に縁を付け、物品の中心部分のみを測定のために維持することができる。
【００９０】
データの参照番号１０１、１１１は、実施例３を示し、データの参照番号１０２、１１２は、実施例２を示し、データの参照番号１０３、１１３は、実施例１を示し、データの参照番号１０５、１１５は、比較例を示している。
【００９１】
実施例３では、測定水後退接触角（ＷＲＣＡ）は、１４７°であり、測定水静的接触角（ＷＳＣＡ）は、１５４°である。
【００９２】
実施例２では、測定水後退接触角（ＷＲＣＡ）は、１２３°であり、測定水静的接触角（ＷＳＣＡ）は、１４１°である。
【００９３】
実施例１では、測定水後退接触角（ＷＲＣＡ）は、１１５°であり、測定水静的接触角（ＷＳＣＡ）は、１４０°である。
【００９４】
比較例では、測定水後退接触角（ＷＲＣＡ）は、１０４°であり、測定水静的接触角（ＷＳＣＡ）は、１１７°である。
【００９５】
これらの結果は、本発明による実施例の濡れ性が、比較例の濡れ性と比較して有意に向上していることを明白に示している。
【００９６】
撥水性は、表面率φｓが低下すると増大する。本発明によるサンプルでは、水後退接触角は、表面率φｓが減少するにつれて実質的に線形に増大する。
【００９７】
実施例１から３および比較例によるサンプルを試験して、それらの光学特性を決定した。
【００９８】
図１２は、波長（単位ｎｍ）の関数としてのサンプルの全透過率（単位％）を示す図であり、図１３は、波長（単位ｎｍ）の関数としてのサンプルの全ヘイズ（単位％）を示す図である。光学特性の測定は、分光光度計を使用して行った。ナノテクスチャ付き表面では、表面の片側のみをナノパターンで被覆する。
【００９９】
曲線の参照符１２１、１３１は、実施例３を示し、曲線の参照符１２２、１３２は、実施例２を示し、曲線の参照符１２３、１３３は、実施例１を示し、曲線の参照符１２５、１３５は、比較例を示す。
【０１００】
本発明によるサンプルは、全可視域で９３．５％を超える全透過率を呈し、それらの透過率は、比較例によるサンプルと比較すると有意に向上している。これらの結果は、本発明による実施形態では反射防止効果が有利に得られることを示している。さらに、本発明によるサンプルは、全可視域（４００〜７００ｎｍ）で０．５％より低い、さらに０．３５％より低いヘイズを呈する。
【０１０１】
これらのサンプルの機械的挙動を研究するために、ワイピング試験を行った。
【０１０２】
ワイピング試験は、表面上でワイピングラップを実施する摩擦計器を使用して行った。実験装置は、平形ロッドがその上に固定されたアームで構成される。平形ロッドは、直径が９ｍｍであり、東レ株式会社製の眼用布Ｔｏｒａｙｓｅｅ（商標）ＭＣ１９１９Ｈ−Ｇ９（規則的かつ均一に編んだポリエステルマイクロファイバで構成されている）で被覆されている。垂直な３Ｎの力を印加する。これらの条件は、眼用レンズを布で掃除する際の現実のワイピング条件に近い。摩擦計のモードは、直線速度２ｃｍ／ｓ、および長さ２ｃｍでの往復運動である。１ラップは、２方向ワイピングステップで定義される。圧力の分布は、４．７Ｎ／ｃｍ２に等しい。
【０１０３】
濡れの進展および光学特性を、ライピングラップ数の関数として測定し、単位面積当たりの傷の密度を（顕微鏡による観察によって）評価し、ＡＦＭによって観察を行って、損傷している可能性がある領域を特定する。上記の特性は、１００ラップ後および３００ラップ後に測定する（各測定後に、眼用布を交換する）。
【０１０４】
図１４および図１５は、ワイピングラップ数（ＷＬ）の関数としてのサンプルの測定水後退接触角（ＷＲＣＡ、表示単位は度）を示す図である。図１４では、ワイピング方向と平行に水後退接触角（ＷＲＣＡ）を測定し、図１５では、ワイピング方向に直交するように測定している。
【０１０５】
曲線の参照符１４２、１５２は、実施例２を示し、曲線の参照符１４３、１５３は、実施例１を示し、曲線の参照符１４５、１５５は、比較例を示す。
【０１０６】
これらのデータは、本発明によるサンプルの濡れ性が、ワイピング試験を実行した後でも優れていることを示している。
【０１０７】
また、本発明によるサンプルの光学特性が、ワイピング試験を実行した後でも優れていることも示している。
【０１０８】
一般に、本発明によるサンプルは、上述のワイピング試験の後で、全可視域（４００〜７００ｎｍ）で、０．５％未満、さらには０．３５％未満のヘイズを呈する。
【０１０９】
測定は、積分球を用いた日立製作所製の分光光度計Ｕ−４１００を使用して行うことができる。
【０１１０】
したがって、本発明によるサンプルは、良好な機械的特性が得られる疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有することが実証されている。
【０１１１】
したがって、本発明は、疎水性、好ましくは超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であって、ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、ピラーの表面率（φｓ）、ピラーのピッチ（Ｐ）、およびピラーのアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）で規定されるピラーのアレイを含み、
φｓが、２％以上になるように選択され、
ピッチ（Ｐ）およびアスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が、
・ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、物品をワイピングする前に１１０°以上であり、
・ナノテクスチャ付き表面上の水後退接触角（ＷＲＣＡ）が、物品を少なくとも６００回（すなわち３００ラップ）ワイピングした後で１１０°以上のままである
ように選択される、物品も対象とする。
【０１１２】
上記の結果および発明者等が行った計算に基づいて、疎水性、好ましくは超疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品であり、ナノテクスチャ付き表面が、少なくとも部分的に疎水性材料を含み、かつピラーのアレイを含む、物品を設計する方法を定義するための条件を引き出した。すなわち、
・表面率（φｓ）を、２％以上、８０％以下になるように選択すること、
・ピッチ（Ｐ）を、２５０以下になるように選択すること、
・表面率（φｓ）およびピッチ（Ｐ）に基づいて半径（Ｒ）を計算することであり、この半径が、その半径を有するピッチ（Ｐ）で配列された円でカバーされる表面が、実際のピラーの全表面と同じ表面になるように計算されること、ならびに
・アスペクト比（Ｈ／２Ｒ）が２．４以下になるようにピラー高（Ｈ）を選択すること、である。
【０１１３】
発明者等は、様々な種類の雨条件を対象とする相補的パラメータを考慮に入れるために、さらなる計算を引き出した。これらの計算は、本発明による疎水性を有するナノテクスチャ付き表面を有する物品が、どのようにして様々な種類の雨条件で水滴反跳性を有利に保証することができるのかを研究する助けになる。適用業務の種類に応じて、対象とする雨の種類は、中程度の雨条件、すなわち液滴速度が約６ｍ／ｓである条件から、液滴速度が７．５ｍ／ｓから９．２ｍ／ｓの範囲である台風または雷雨など、非常に激しい雨条件まで変化する可能性がある。
【０１１４】
水滴が表面に当たったときの水滴の部分的侵入を防止するためには、ラプラス圧力は、液滴の衝撃圧を超える、すなわち水撃圧ＰＷＨおよびベルヌーイ圧ＰＢを超えなければならない。
【０１１５】
図１６ａおよび図１６ｂは、水滴が様々なピラーテクスチャ付き表面に衝突するシナリオを示す図である。これらの図において、基板はそれぞれ１６１、１６６で示され、ピラーはそれぞれ１６２、１６７で示され、水滴はそれぞれ１６３、１６８で示され、水滴の底部はそれぞれ１６４、１６９で示されている。図１６ａでは、ピラーの高さは、水滴が完全に反発するのを保証するのに十分である。図１６ｂでは、ピラーの高さが不十分であり、水滴の中央部分がピラーの底部と接触しており、部分的なピニングが起こることが予想される。
【０１１６】
液滴が衝突して、液滴速度の急低下による衝撃波を生じる最初の瞬間に、水撃圧ＰＷＨと呼ばれる圧力が液滴内部で生じる。
ＰＷＨ＝０．２ρＣＶ
【０１１７】
ここで、ρは、水の密度であり（ρ＝１０３ｋｇ／ｍ３）、Ｃは、水中での音速であり（Ｃ＝１４８２ｍ／ｓ）、Ｖは、液滴が表面に衝突したときの液滴の速度（ｍ／ｓ）である。
【０１１８】
この最初の衝撃の後、圧力は、次の式で与えられるベルヌーイ圧ＰＢに低下する。
【０１１９】
【数３】
2018523167.tif 000008
【０１２０】
水撃圧は、ベルヌーイ圧よりかなり大きい。小滴の完全な反発（全反跳）を促進し、水がナノテクスチャ付き表面内に得分的または完全に浸透することを防止するためには、ラプラス圧力ＰＬは、以下のように水撃圧およびベルヌーイ圧の両方を超えていなければならない。
−  ＰＬ＜ＰＢ＜ＰＷＨ：完全浸入
−  ＰＢ＜ＰＬ＜ＰＷＨ：部分的ピニング
−  ＰＢ＜ＰＷＨ＜ＰＬ：完全反発
【０１２１】
（液滴速度Ｖを有する）特定の雨条件で完全反発条件を満たすためには、ラプラス圧力ＰＬは、次のように水撃圧ＰＷＨを超えていなければならない。
【０１２２】
【数４】
2018523167.tif 000009
【０１２３】
ここで、ｄは、最大ピラー間距離（正方形配列では対角線）である。
θＡｄｖ：平滑な表面上の水の前進接触角（例えばＯｐｔｏｏｌ  ＤＳＸ（登録商標）コーティングでコーティングされたＯｒｍｏｓｔａｍｐ（登録商標）樹脂）。
γ：液体の表面張力（水ではγ＝７２×１０−３Ｎ／ｍ）。
δ：液滴のメニスカス高（図１６ａに規定される）。
【０１２４】
この関係は、ピラー高の条件、すなわちメニスカスが構造の底部に接触することを回避する最小ピラー高Ｈｍｉｎが、次の関係で表されることを示唆している。
【０１２５】
【数５】
2018523167.tif 000010
【０１２６】
最も重要な場合は、メニスカスの湾曲が最大である、すなわちθＡｄｖ＝１８０°であるときに得られる。したがって、Ｈｍｉｎの式は、次のようになる。
【０１２７】
【数６】
2018523167.tif 000011
【０１２８】
それぞれ９．２ｍ／ｓおよび６ｍ／ｓ以下の速度を呈する液滴で完全反発を実現できるような所与の固相率および所与のピッチ値（Ｐ）（すなわち所与のピラー間距離ｄ）についてのピラー高（Ｈ）をそれぞれ規定するために、計算を行った。簡略化した形態では、ナノメートル単位のＨｍｉｎは、次のように表すことができる。
【０１２９】
【数７】
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【０１３０】
Ｖ＝６ｍ／ｓでは、
Ｈｍｉｎ（ｎｍ）≒０．００３ｄ２（ｎｍ２）であり、
Ｖ＝９．２ｍ／ｓでは、
Ｈｍｉｎ（ｎｍ）≒０．００４６ｄ２（ｎｍ２）である。
【０１３１】
これらの結果に基づいて、雨条件に関して有利なしきい値を与える最小ピラー高Ｈｍｉｎを規定することができる。
【０１３２】
ここで、Ｈｍｉｎは、１０−４．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内、好ましくは２．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２から５．１０−３．（Ｐ−２Ｒ）２の範囲内で選択される。ピッチ（Ｐ）、高さ（Ｈ）、半径（Ｒ）は、ナノメートル（ｎｍ）単位で表される。
【０１３３】
ナノテクスチャ付きサンプルと比較サンプルとを同じ傾き角（３０°）で現実の雨条件にさらすことによって、ナノテクスチャ付き表面の防雨性能を実証した。軽い雨条件（雨滴速度Ｖ〜［３−４］ｍ／ｓに対応する）に２０分さらした後で、表面の写真を撮り、画像処理によって平方センチメートル当たりの残留雨滴数を抽出した。図１８は、表面率０．１５、０．５３、および０．７を有する３つのナノテクスチャ付きサンプルならびに比較サンプルの、表面率（φｓ）の関数としての平方センチメートル当たりの残留雨滴数を示す図である。データの参照番号１８１は、実施例３を示し、データの参照番号１８２は、実施例２を示し、データの参照番号１８３は、実施例１を示し、データの参照番号１８５は、比較サンプルを示している。ナノテクスチャ付きサンプルは全て、比較サンプルより少ない残留雨滴数を示している。
【０１３４】
発明者等は、透過率に関するピラー高の影響を研究するために、さらに計算を行った。図１７は、この計算の結果を示す図であり、参照番号１７０は、ピラーのない比較例を示し、参照番号１７１、１７２、１７４、１７５は、表面率（φｓ）がそれぞれ０．０２、０．１５、０．５３、０．７であるナノピラーを備える実施例を指している。計算した透過率（単位％）を、これらの様々な実施形態について、ピラー高（単位ｎｍ）の関数としてプロットした。
【０１３５】
この結果は、ピラー高が約５０ｎｍから約１５０ｎｍの間である実施形態が、優れた反射防止特性を示すので特に興味深いことを示している。
【０１３６】
以上、実施形態を援用して本発明について説明したが、本発明の一般的概念は、これらに限定されるわけではない。特に、パラメータは、上述の実施例に限定されない。
【符号の説明】
【０１３７】
１１  円形
１２  楕円形
１３  正方形
１４  長方形
１５  三角形
１６  十字形
１７  六角形
１８  多角形
１９  無作為形状
２１  空間的編成
２２  空間的編成
２３  空間的編成
２４  空間的編成
２５  空間的編成
３１  壁面
３２  壁面
３３  壁面
４１  ピラー間表面
４２  ピラー間表面
４３  ピラー間表面
４４  ピラー間表面
６１  ピラー
６２  ピラー
７１  ピラー
７２  基面
８１  基板
８２  接着プライマ層
８３  樹脂層
８４  疎水性材料層
８５  ピラー
１６１  基板
１６２  ピラー
１６３  水滴
１６４  水滴底部
１６６  基板
１６７  ピラー
１６８  水滴
１６９  水滴底部
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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