(57)【要約】【課題】機械的強度が改良されている超疎水性複合材料を提供する。【解決手段】疎水性複合材料を製造する本発明の方法は、シリコン粒子３及び分散媒２を含有する分散体を基材に塗布して、分散体膜１０を基材１上に形成する工程、分散体膜１０を乾燥して粒子膜２１を基材上に形成する工程、そして粒子膜２１を疎水化剤でコーティングして疎水性粒子膜３１を基材上に形成する工程を含む。本発明の疎水性複合材料は、基材１、及び基材上の疎水性粒子膜３１、３２を有し、かつ疎水性粒子膜がシリコン粒子３で構成されており、かつシリコン粒子が、表面の酸化膜を介して互いに連結している、又は疎水性粒子膜３１、３２が酸化シリコン粒子３ｂで構成されており、かつ酸化シリコン粒子が、表面の酸化シリコン部分を介して互いに連結している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程（ａ）〜（ｃ）を含む、疎水性複合材料の製造方法：
（ａ）シリコン粒子及び分散媒を含有する分散体を基材に塗布して、分散体膜を前記基材上に形成する工程、
（ｂ）前記分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程、そして
（ｃ）前記粒子膜を疎水化剤でコーティングして疎水性粒子膜にする工程。
【請求項２】
工程（ｂ）と（ｃ）の間に、前記粒子膜を構成しているシリコン粒子を加熱して酸化し、酸化シリコン粒子にする工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子膜又は前記疎水性粒子膜を構成している粒子間をバインダーで更に結合する工程を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記シリコン粒子のアスペクト比が２以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記疎水化剤が、シリコーンオイル、シラン化合物、シラザン化合物、及びそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記疎水性粒子膜の膜密度が１．４ｇ／ｃｍ３以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記疎水性粒子膜の水に対する接触角が１５０°以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法で形成される、疎水性複合材料。
【請求項９】
基材、及び前記基材上の疎水性粒子膜を有し、かつ
前記疎水性粒子膜がシリコン粒子で構成されており、かつ前記シリコン粒子が、表面の酸化膜を介して互いに連結している、又は前記疎水性粒子膜が酸化シリコン粒子で構成されており、かつ前記酸化シリコン粒子が、表面の酸化シリコン部分を介して互いに連結している、
疎水性複合材料。
【請求項１０】
前記疎水性粒子膜の膜密度が１．４ｇ／ｃｍ３以下である、請求項８又は９に記載の複合材料。
【請求項１１】
前記疎水性粒子膜の水に対する接触角が１５０°以上である、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疎水性複合材料の製造方法、及びその方法によって製造することができる疎水性複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材表面の疎水化処理のためには、基材表面をシリコーンオイル、シラン化合物、シラザン化合物等の疎水化剤で処理して、水との接触角が９０°以上である疎水性表面を提供することが一般に行われている。
【０００３】
また、近年、水との接触角が１５０°以上である超疎水性複合材料も提供されている。このような超疎水化処理のためには一般に、基材表面を疎水化剤で処理すると共に、基材表面に適当な凹凸構造又は多孔質構造を付与し、それによって基材の実表面積を大きくすることとが行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０１１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、超疎水性複合材料の提供のためには、基材表面を疎水化剤で処理すると共に、基材表面に適当な凹凸構造又は多孔質構造を付与することが行われている。
【０００６】
しかしながら、このような凹凸構造又は多孔質構造は機械的強度が小さいことがあった。したがって、本発明では、機械的強度が改良されている超疎水性複合材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〈１〉下記の工程（ａ）〜（ｃ）を含む、疎水性複合材料の製造方法：
（ａ）シリコン粒子及び分散媒を含有する分散体を基材に塗布して、分散体膜を上記基材上に形成する工程、
（ｂ）上記分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程、そして
（ｃ）上記粒子膜を疎水化剤でコーティングして疎水性粒子膜にする工程。
〈２〉工程（ｂ）と（ｃ）の間に、上記粒子膜を構成しているシリコン粒子を加熱して酸化し、酸化シリコン粒子にする工程を更に含む、上記〈１〉に記載の方法。
〈３〉上記粒子膜又は上記疎水性粒子膜を構成している粒子間をバインダーで更に結合する工程を更に含む、上記〈１〉又は〈２〉項に記載の方法。
〈４〉上記シリコン粒子のアスペクト比が２以下である、上記〈１〉〜〈３〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈５〉上記疎水化剤が、シリコーンオイル、シラン化合物、シラザン化合物、及びそれらの組合せからなる群より選択される、上記〈１〉〜〈４〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈６〉上記疎水性粒子膜の膜密度が１．４ｇ／ｃｍ３以下である、上記〈１〉〜〈５〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈７〉上記疎水性粒子膜の水に対する接触角が１５０°以上である、上記〈１〉〜〈６〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈８〉上記〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法で形成される、疎水性複合材料。
〈９〉基材、及び上記基材上の疎水性粒子膜を有し、かつ
上記疎水性粒子膜がシリコン粒子で構成されており、かつ上記シリコン粒子が、表面の酸化膜を介して互いに連結している、又は上記疎水性粒子膜が酸化シリコン粒子で構成されており、かつ上記酸化シリコン粒子が、表面の酸化シリコン部分を介して互いに連結している、
疎水性複合材料。
〈１０〉上記疎水性粒子膜の膜密度が１．４ｇ／ｃｍ３以下である、上記〈８〉又は〈９〉項に記載の複合材料。
〈１１〉上記疎水性粒子膜の水に対する接触角が１５０°以上である、上記〈８〉〜〈１０〉項のいずれか一項に記載の複合材料。
【発明の効果】
【０００８】
疎水性複合材料を製造する本発明の方法によれば、改良された機械的強度を有する疎水性表面を提供することができる。また、本発明の疎水性複合材料は、改良された機械的強度を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、疎水性複合材料を製造する本発明の方法を説明するための図である。
【図２】図２は、実施例１の粒子膜の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図３】図３は、実施例１の疎水性粒子膜上に滴下された水滴の側面写真である。
【図４】図４は、実施例１の疎水性粒子膜上に滴下された水滴を斜め上方から見た写真である。
【図５】図５は、実施例２の疎水性粒子膜上に滴下された水滴を斜め上方から見た写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
《疎水性複合材料の製造方法》
疎水性複合材料を製造する本発明の方法は、第１の態様において、下記の工程（ａ）〜（ｃ）を含む：
（ａ）シリコン粒子及び分散媒を含有する分散体を基材に塗布して、分散体膜を基材上に形成する工程、
（ｂ）分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程、そして
（ｃ）粒子膜を疎水化剤でコーティングして疎水性粒子膜にする工程。
【００１１】
この本発明の第１の態様によれば、疎水性粒子膜がシリコン粒子で構成されており、かつ改良された機械的強度を有する疎水性複合材料を提供することができる。
【００１２】
理論に限定されるものではないが、これは、分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程において、分散体膜のシリコン粒子の表面が空気中の酸素で酸化されて自然酸化膜が形成され、その際に、隣接しているシリコン粒子同士、及び／又は隣接しているシリコン粒子と基材とが、この酸化膜を介して互いに結合することによると考えられる。
【００１３】
すなわち、図１（ａ）に示すように基材（１）上に形成した分散体膜（１０）を乾燥して分散媒（２）を除去する際に、隣接しているシリコン粒子（３）同士、及び／又は隣接しているシリコン粒子（３）と基材（１）とが、図１（ｂ１）に示すように、それらの間に形成される酸化膜（３ａ）を介して結合されることによって、機械的強度が改良された粒子膜（２１）が提供されていると考えられる。また、このような粒子膜（２１）を疎水化剤でコーティングして得られる疎水性粒子膜（３１）も、同様の理由で、改良された機械的強度を有していると考えられる。
【００１４】
また、疎水性複合材料を製造する本発明の方法は、第２の態様において、下記の工程（ａ）〜（ｃ）を含む：
（ａ）シリコン粒子及び分散媒を含有する分散体を基材に塗布して、分散体膜を基材上に形成する工程、
（ｂ１）分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程、
（ｂ２）粒子膜を構成しているシリコン粒子を酸化させて、酸化シリコンの粒子膜にする工程、そして
（ｃ）粒子膜を構成している酸化シリコン粒子の表面を疎水化剤でコーティングして疎水性粒子膜にする工程。
【００１５】
この本発明の第２の態様によれば、疎水性粒子膜が酸化シリコン粒子で構成されており、かつ改良された機械的強度を有する疎水性複合材料を提供することができる。
【００１６】
理論に限定されるものではないが、これは、分散体膜を乾燥して粒子膜にする工程、及び／又は粒子膜のシリコン粒子を酸化させて酸化シリコンの粒子膜にする工程において、隣接している酸化シリコン粒子同士、及び／又は隣接している酸化シリコン粒子と基材とが、表面の酸化シリコン部分を介して互いに結合することによると考えられる。
【００１７】
すなわち、図１（ｂ１）に示すように、基材（１）上に形成した分散体膜（１０）を乾燥して分散媒（２）を除去する際に、隣接しているシリコン粒子（３）同士、及び／又は隣接しているシリコン粒子（３）と基材（１）とが、それらの間に形成される酸化膜（３ａ）を介して互いに結合され、またこの結合が、図１（ｂ２）に示すように、粒子膜のシリコン粒子を酸化させて酸化シリコン（３ｂ）の粒子膜（２２）にする際に、更に強化されることによって、機械的強度が改良された粒子膜（２２）が提供されていると考えられる。また、このような粒子膜（２２）を疎水化剤でコーティングして得られる疎水性粒子膜（３２）も、同様の理由で、改良された機械的強度を有していると考えられる。
【００１８】
〈分散体〉
本発明の方法で用いられる分散体は、シリコン粒子及び分散媒を含有している。
【００１９】
〈分散体−シリコン粒子〉
分散体に含有されているシリコン粒子としては、シリコンからなる粒子であれば、本発明の目的及び効果を損なわない限り制限されるものではない。このようなシリコン粒子としては、レーザー熱分解法、特に炭酸ガス（ＣＯ２）レーザーを用いたレーザー熱分解法によって得られたシリコン粒子を挙げることができる。
【００２０】
シリコン粒子は、粒径が比較的小さいことが、微細な凹凸構造又は多孔質構造を有し、それによって良好な疎水性を有する疎水性粒子膜を形成するために好ましいことがある。例えば、シリコン粒子の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上、又は３ｎｍ以上であって、１００ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明においては、シリコン粒子の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等による観察によって、撮影した画像を元に直接に投影面積円相当径を計測し、集合数１００以上からなる粒子群を解析することで、数平均一次粒子径として求めることができる。
【００２２】
シリコン粒子としては、針状、球形、円柱状、角柱状、多角形等の任意の形状のシリコン粒子を用いること、特にアスペクト比が小さいシリコン粒子、例えばアスペクト比が３．０以下、２．０以下、１．５以下、又は１．２以下である粒子を用いることができる。より特に、シリコン粒子としては、略球形の粒子、例えばレーザー熱分解法、特に炭酸ガス（ＣＯ２）レーザーを用いたレーザー熱分解法によって得られた略球形のシリコン粒子を用いることができる。
【００２３】
〈分散体−分散媒〉
分散体に含有されている分散媒は、シリコン粒子を分散させることができる任意の分散媒であってよい。
【００２４】
具体的にはこの分散媒は、非水系分散媒、例えばアルコール系分散媒、アルカン系分散媒、アルケン系分散媒、アルキン系分散媒、ケトン系分散媒、エーテル系分散媒、エステル系分散媒、芳香族化合物系分散媒、又は含窒素環化合物系分散媒、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等であってよい。また、アルコール系分散媒としては、エチレングリコールのようなグリコール（２価アルコール）を用いることもできる。なお、分散媒は、本発明で用いるシリコン粒子の酸化を抑制するために、脱水分散媒であることが好ましい。これらの分散媒は、１種のみを用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
〈基材〉
本発明の方法で用いられる基材は、本発明の目的及び効果を損なわない限り制限されるものではない。したがって例えば、基材としてはガラス基材、石英基材、シリコン基材、ポリマー基材等を用いることができる。基材としては、表面に水酸基（―ＯＨ基）を有する基材、特に表面に酸化シリコンを有する基材、例えばガラス基材、石英基材、酸化シリコン膜付のシリコン基材を用いることが、粒子層を構成するシリコンの自然酸化膜又は酸化シリコンとの結合を促進するために好ましいことがある。なお、基材は、透明基材、半透明基材、又は不透明基材のいずれであってもよい。
【００２６】
〈塗布方法〉
基材への分散体の塗布は、スプレー法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法等の任意の方法を用いることができる。スピンコート法を用いて塗布を行うことが、均一な膜厚を得るために有益なことがある。また、また、インクジェット印刷やスクリーン印刷のような印刷法を用いて塗布を行うことが、特定の領域に分散体を塗布し、かつ製造工程を短くするために特に有益なことがある。
【００２７】
〈乾燥〉
乾燥は、分散体膜から分散媒を実質的に除去して粒子膜を基材上に形成できる方法であれば特に限定されず、例えば分散体膜を有する基材を、ホットプレート上に配置して行うこと、電気炉等の加熱雰囲気に配置して行うことができる。
【００２８】
乾燥温度は例えば、基材等を劣化等させないように選択することができ、例えば５０℃以上、７０℃以上、９０℃以上であって、１００℃以下、１５０℃以下、２００℃以下、又は２５０℃以下であるように選択できる。
【００２９】
〈シリコン粒子の酸化〉
粒子膜を構成しているシリコン粒子の加熱による随意の酸化工程は、シリコン粒子を酸化させることができる任意の温度及び酸化雰囲気で行うことができる。
【００３０】
酸化雰囲気は、酸素を含有する任意の雰囲気であり、例えば空気雰囲気であっても、空気よりも酸素を高濃度で含有する酸素雰囲気であってもよい。
【００３１】
シリコン粒子の酸化のための加熱は、シリコン粒子の粒子膜を有する基材を電気炉等の加熱雰囲気に配置して行うことができる。
【００３２】
この場合、加熱温度は、例えば５００℃以上、６００℃以上、７００℃以上、８００℃以上であって、１３００℃以下、１２００℃以下、１１００℃以下であってよい。この加熱温度の下限は、シリコン粒子の酸化による酸化シリコンの形成が可能な温度として選択できる。他方で、この加熱温度の上限は、酸化シリコン粒子の粒子膜によって微細な凹凸構造又は多孔質構造を提供することを可能にし、また使用する基材等に悪影響を与えない温度として選択できる。
【００３３】
また、シリコン粒子の酸化のための加熱は、光照射によって行うこともできる。この場合、照射される光としては、シリコン粒子の酸化による酸化シリコンの形成が可能な任意の光を用いることができる。
【００３４】
例えば、照射される光としては、単一波長からなるレーザー光、特に波長６００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は４００ｎｍ以下であって、３００ｎｍ以上の波長を有するレーザー光を用いることができる。また、光照射は、特定の帯域の波長範囲（例えば２００〜１１００ｎｍ）の光を一度に照射するフラッシュランプ、例えばキセノンフラッシュランプを用いて行うこともできる。また、上記のような酸化を達成できれば、パルス状の光、連続発振される光などの光を任意に用いることができる。なお、シリコン粒子に吸収される波長の光を用いて照射を行うことが有効である。
【００３５】
また例えば、照射される光としては、赤外線、特に波長が約０．７〜２．５μｍの近赤外線を用いることもできる。この場合には、赤外線を照射する装置として、赤外線ランプ加熱装置を用いることができる。
【００３６】
〈バインダーによる結合〉
粒子膜又は疎水性粒子膜を構成している粒子間をバインダーで更に結合する随意の工程は、任意の方法で行うことができる。例えばバインダーによる粒子の結合は、粒子膜を有する基材を、バインダー溶液に浸漬することによって行うこと、又は粒子膜に対して、バインダー溶液を噴霧若しくは塗布して行うことができる。
【００３７】
このようなバインダーとしては、任意の有機バインダー又は無機バインダーを使用することができる。
【００３８】
具体的には、無機バインダーとしては、酸化シリコンのような金属酸化物を用いることができる。無機バインダーとしての金属酸化物は、酸化雰囲気中において加熱したときに金属酸化物を形成できる任意の化合物の溶液を、浸漬、噴霧、塗布等によって粒子膜に含浸させ、そしてこの溶液を乾燥及び焼成することによって粒子膜中で生成ことができる。このようにして生成された金属酸化物は、粒子膜又は疎水性粒子膜を構成している粒子間の結合を促進することができる。金属酸化物が酸化シリコンである場合、このような用途で用いられる化合物としては、アルコキシシラン、フェノキシシラン、シラノール、シラザン、並びにシロキサンオリゴマー及びポリマーからなる群より選択される化合物を挙げることができる。
【００３９】
また、有機バインダーとしては、ポリマーを用いることができる。有機バインダーとしてのポリマーは、ポリマー溶液、又は前駆体モノマー若しくはオリゴマーを含有している溶液を、浸漬、噴霧、塗布等によって粒子膜に含浸させ、そしてこの溶液を乾燥することによって粒子膜中で生成ことができる。このようにして生成されたポリマーは、粒子膜又は疎水性粒子膜を構成している粒子間の結合を促進することができる。
【００４０】
このような用途で用いられるバインダー溶液としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が溶媒中に溶解されている溶液、アクリルモノマー等のモノマー又はオリゴマーが溶媒中に溶解している溶液、アクリルポリマー等のポリマーのエマルジョン溶液を用いることができる。
【００４１】
また、有機バインダーとしてのポリマーは、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の硬化性樹脂であることが、耐薬品性や表面硬度に関して好ましい。この場合には、前駆体モノマー若しくは前駆体オリゴマー、又はそれらを含有する溶液を、浸漬、噴霧、塗布等によって粒子膜に含浸させ、そして前駆体モノマー若しくは前駆体オリゴマーを架橋させて硬化させることができる。このようにして生成されたポリマーは、粒子膜又は疎水性粒子膜を構成している粒子間の結合を促進することができる。
【００４２】
〈疎水化剤による粒子膜のコーティング〉
疎水化剤による粒子膜のコーティングは、粒子膜を構成しているシリコン粒子及び／又は酸化シリコン粒子の表面を疎水化剤で被覆できる任意の方法で行うことができる。例えば疎水化剤による粒子膜のコーティングは、粒子膜を有する基材を、疎水化剤の溶液に浸漬することによって行うこと、又は粒子膜を有する基材に対して疎水化剤の溶液を噴霧若しくは塗布して行うことができる。
【００４３】
本発明において使用できる疎水化剤としては、粒子膜を構成しているシリコン粒子及び／又は酸化シリコン粒子の表面をコーティングして疎水性粒子膜にすることができる任意の疎水化剤を用いることができる。このような疎水化剤は、粒子膜を構成するシリコン粒子又は酸化シリコン粒子の表面に対する親和性及び／又は反応性が良好であることが好ましい。
【００４４】
このような疎水化剤としては例えば、シリコーンオイル、シラン化合物、及びシラザン化合物を挙げることができ、これらは単独で用いることも、複数種を組み合わせて用いることもできる。
【００４５】
具体的には、シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルを挙げることができる。
【００４６】
また、シラン化合物としては、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン等のアルコキシシラン；クロルシラン、ブロモシラン、ヨードシラン等のハロシラン；トリメチルシラン等のアルキルシラン：トリクロロオクタデシルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン等のハロアルキルシランを挙げることができる。
【００４７】
また、シランザン化合物としては、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシラザン等のアルキルシラザンを挙げることができる。
【００４８】
〈疎水性粒子膜〉
疎水性粒子膜は、シリコン粒子及び／又は酸化シリコン粒子で構成されている凹凸構造又は多孔質構造を有すること、並びにシリコン粒子及び／又は酸化シリコン粒子が疎水化剤でコーティングされていることによって、疎水性の性質を有する。
【００４９】
上記のとおり疎水性粒子膜は、凹凸構造又は多孔質構造を有し、それによって結晶シリコンの密度（２．３ｇ／ｃｍ３）又は酸化シリコンの密度（２．２ｇ／ｃｍ３）よりも有意に小さい膜密度を有する。具体的には、疎水性粒子膜の膜密度は例えば、１．４ｇ／ｃｍ３以下、１．２ｇ／ｃｍ３以下、１．０ｇ／ｃｍ３以下、又は０．８ｇ／ｃｍ３以下であってよい。
【００５０】
また、疎水性粒子膜の膜厚は、好ましい疎水性と機械的強度を有するように選択することができる。この膜厚は、例えば５０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、又は１５０ｎｍ以上であってよい。またこの膜厚は、１０００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、５０００ｎｍ以下、又は３００ｎｍ以下であってよい。
【００５１】
疎水性粒子膜は優れた疎水性を有することができ、その水に対する接触角は、例えば９０°以上、１００°以上、１２０°以上、１３０°以上、１４０°以上、又は１５０°以上である。
【００５２】
なお、本発明に関して疎水性粒子膜の水に対する接触角は、ＪＩＳ  Ｒ３２５７の静滴法に準拠して測定することができる。具体的には、水に対する接触角は、１〜４μＬ以下の水滴を疎水性粒子膜に滴下し、水滴の形状を球の一部とみなして、下記の式から求めることができる：
θ＝２ｔａｎ−１（ｈ／ｒ）
（θ：接触角、
ｈ：疎水性粒子膜の表面から水滴の頂点までの高さ（ｍｍ）、
ｒ：疎水性粒子膜の表面に接している箇所における水滴の半径（ｍｍ））。
【００５３】
《疎水性複合材料》
【００５４】
１つの態様では、本発明の疎水性複合材料は、上記の本発明の方法で形成することができる疎水性複合材料である。
【００５５】
また、他の態様では、本発明の疎水性複合材料は、基材、及び基材上の疎水性粒子膜を有する。ここでは、この疎水性粒子膜は、シリコン粒子で構成されており、かつ疎水性粒子膜のシリコン粒子は、表面の酸化膜を介して互いに連結している。あるいは、この疎水性粒子膜は、酸化シリコン粒子で構成されており、かつ疎水性粒子膜の酸化シリコン粒子は、表面の酸化シリコン部分を介して互いに連結している。この本発明の疎水性複合材料は、上記の本発明の方法で形成することができる
【００５６】
この本発明の基材によれば、疎水性表面が改良された機械的強度を有することができる。
【００５７】
理論に限定されるものではないが、これは、疎水性粒子膜（３１）のシリコン粒子（３）が、表面の酸化膜（３ａ）を介して互いに連結していること（図１（ｂ１））、又は疎水性粒子膜（３２）の酸化シリコン粒子（３ｂ）が、表面の酸化シリコン部分を介して互いに連結していること（図１（ｂ２））によると考えられる。
【００５８】
なお、本発明の疎水性複合材料で用いられる基材、疎水性粒子膜、シリコン粒子等については、疎水性複合材料を製造する本発明の方法に関する記載を参照することができる。
【実施例】
【００５９】
〈実施例１〉
（分散体膜の形成）
基材としてのシリコンウェハ（酸化膜（３００ｎｍ）付き）上に、分散体としてのシリコンナノインク（ＮａｎｏＧｒａｍ社のｎｓｏｌ−３００２）を２０００ｒｐｍで３０秒間にわたってスピンコートによって塗布して、分散体膜を形成した。
【００６０】
（粒子膜の形成）
得られた分散体膜を、８５℃で５分にわたってホットプレートで乾燥してシリコンナノインクの有機分散媒を除去することによって粒子膜にした。
【００６１】
この粒子膜の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図２に示す。また、精密天秤による重量測定を行った。これによれば、この粒子膜の膜密度は、約０．８ｇ／ｃｍ３であり、これは、結晶シリコンの密度２．３ｇ／ｃｍ３の約１／３であった。
【００６２】
（疎水性粒子膜の形成）
粒子膜を表面に有するシリコンウェハを、疎水化剤としてのトリクロロオクタデシルシランを含有するトルエン溶液中に浸漬することによって、粒子膜を構成するシリコン粒子の表面をトリクロロオクタデシルシランの疎水性自己集合単分子層でコーティングして、疎水性粒子膜にした。得られた疎水性粒子膜の厚さは、２３０ｎｍであった。
【００６３】
（評価−疎水性）
図３に示すようにして疎水性粒子膜を有するシリコンウェハの表面に水滴を滴下して水接触角を測定した。これによれば、水接触角は１５９°であり、したがって疎水性粒子膜が超疎水性であることが観察された。
【００６４】
（評価−密着性）
疎水性粒子膜を表面に有するシリコンウェハを、イソプロピルアルコール、水、アセトン、クロロホルムにそれぞれ１０分間ずつ浸漬して疎水性粒子膜の密着性を評価した。これによれば、シリコン粒子の再分散、及び疎水性粒子膜の剥離は観察されなかった。
【００６５】
また、疎水性粒子膜を表面に有するシリコンウェハを、イソプロピルアルコールに浸漬して、超音波洗浄機で５分にわたって処理して疎水性粒子膜の密着性を評価した。これによれば、シリコン粒子の再分散、及び疎水性粒子膜の剥離は観察されなかった。
【００６６】
さらに、ＪＩＳＫ５６００−５−６で規定されている試験法（塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第６節：付着性（クロスカット法））に従って、疎水性粒子膜のシリコンウェハに対する密着性を評価した。具体的には、クロスカットによって２ｍｍ間隔で１００マスを形成して、付着試験を実施した。これによれば、３３マスで剥離が生じたが、６７マスで密着が確認された。
【００６７】
〈実施例２〉
（粒子膜の形成）
基材として石英基板を用いたことを除いて実施例１と同様にして、分散体膜を形成し、そしてこれを乾燥して粒子膜を形成した。
【００６８】
（粒子膜の酸化）
粒子膜を表面に有する石英基板を１０００℃で１時間にわたって電気炉で加熱することによって、粒子膜を構成しているシリコン粒子を酸化して、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子にした。
【００６９】
（疎水性粒子膜の形成）
実施例１と同様にして粒子膜を構成する酸化シリコン粒子の表面をトリクロロオクタデシルシランの疎水性自己集合単分子層でコーティングして疎水性粒子膜にした。得られた疎水性粒子膜の厚さは、２９２ｎｍであった。
【００７０】
（評価−疎水性）
図５に示すようにして疎水性粒子膜を有する石英基板の表面に水滴を滴下して水接触角を測定した。これによれば、水接触角は１６１°であり、したがって疎水性粒子膜が超疎水性であることが観察された。
【００７１】
（評価−密着性）
疎水性粒子膜を表面に有する石英基板を、イソプロピルアルコールに１０分間浸漬して疎水性粒子膜の密着性を評価した。これによれば、酸化シリコン粒子の再分散、及び疎水性粒子膜の剥離は観察されなかった。
【００７２】
また、実施例１と同様に、ＪＩＳＫ５６００−５−６で規定されている試験法に従って、疎水性粒子膜の石英基板に対する密着性を評価した。具体的には、２ｍｍ間隔で１００マスを形成して、付着試験を実施した。これによれば、１００マスすべてで密着が確認された。
【００７３】
〈比較例１〉
（粒子膜の形成）
酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子（６３７２３８  Ａｌｄｒｉｃｈ社のｎａｎｏｐｏｗｄｅｒ、粒径１０〜２０ｎｍ、純度９９．５％（ｔｒａｃｅ  ｍｅｔａｌｓ  ｂａｓｉｓ））を、イソプロピルアルコールに対して５質量％の比率で含有している酸化シリコン粒子分散液を用いた以外は実施例１と同様にして、酸化シリコン粒子の分散体膜を形成し、そしてこれを乾燥して酸化シリコン粒子の粒子膜を形成した。
【００７４】
（疎水性粒子膜の形成）
粒子膜を疎水化剤としてのトリクロロオクタデシルシランで処理するために、実施例１と同様にして粒子膜を表面に有するシリコンウェハを、トリクロロオクタデシルシランを含有するトルエン溶液中に浸漬した。しかしながら、トルエン溶液中において、粒子膜がシリコンウェハ剥離してしまい、したがって粒子膜をトリクロロオクタデシルシランで処理することはできなかった。
【００７５】
（評価−密着性）
疎水化処理をする前の粒子膜を表面に有するシリコンウェハを、イソプロピルアルコールに１０分間浸漬して粒子膜の密着性を評価した。これによれば、粒子膜を構成する酸化シリコン粒子は速やかにイソプロピルアルコール中に分散して粒子膜が剥離した。
【００７６】
〈実施例１及び２、並びに比較例１についてのまとめ〉
シリコン粒子の分散体から粒子膜を形成した実施例１では、得られた疎水性粒子膜が基材に対する優れた密着性、すなわち優れた機械的強度を有していた。また、シリコン粒子の分散体から粒子膜を形成し、そして粒子膜のシリコン粒子を酸化させて酸化シリコン粒子にした実施例２では、実施例１と比較しても、得られた疎水性粒子膜が基材に対する優れた密着性、すなわち優れた機械的強度を有していた。これに対して、酸化シリコン粒子の分散体から粒子膜を形成した比較例１では、得られた疎水性粒子膜の基材に対する密着性、すなわち機械的強度が劣っていた。
【符号の説明】
【００７７】
１    基材
２    分散媒
３    シリコン粒子
３ａ    シリコン粒子表面の自然酸化膜
３ｂ    酸化シリコン粒子
１０    分散体膜
２１    シリコン粒子の粒子膜
２２    酸化シリコン粒子の粒子膜
３１    シリコン粒子の疎水性粒子膜
３２    酸化シリコン粒子の疎水性粒子膜
【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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