包含气体的表面覆盖体、装置以及使用的制作方法

本申请时申请日为2013年2月22日、申请号为201380023387.6(对应的pct申请号为pct/ep2013/00523)、发明名称为“包含气体的表面覆盖体、装置以及使用”的申请的分案申请。

本发明涉及一种能被载置为与液体接触的物体用的包含气体的表面覆盖体，并且涉及相应的装置和使用。

背景技术：

从自然界已知，植物和动物的表面当浸泡在水中时被水很小程度地润湿，这是由于下述事实：空气被保持在表面的结构中，使得植物的或动物的被浸泡部分不被水润湿。所述表面还可以在漂浮的水生蕨类植物(例如宿生槐叶萍)或水虫(例如松藻虫类青冈(notonectaglauca))中被发现。在层厚大约1μm至大约1mm的表面保持的空气的帮助下，例如漂浮的水生蕨类植物能够提高它们的浮力，水虫能够使用水下携带的空气供给来呼吸。

然而，由于气泡的脱离和空气从保持在植物的或者动物的表面的空气层溶解在环境液体中，因此空气逸出到环境水中，使得空气层随时间放空。然而，由于水虫和充满生命力的漂浮的水生蕨类植物的叶子的浸泡时间比耗尽空气层所需的时间短，所以气体从空气层溶解到环境水中不是问题。

然而，对于技术应用来说，问题在于借助于空气层持续地使被浸泡的物体的表面与环境液体分离。

技术实现要素：

借助于独立方案的主题解决所述问题。独立方案涉及优选的实施方式。

根据一个方面的使用

一个方面涉及气体保持层的使用，所述气体保持层被设计和配置在能够被浸泡在液体中的物体上，以便当所述物体至少局部地浸泡在液体中时通过面向液体侧至少局部地与液体接触。

其中，保持在气体保持层的被浸泡区域中的气体层将物体的被浸泡区域和液体至少局部地彼此分离。

有利的可能是借助于气体保持层用于使实质上恒定的气体体积被保持在物体上预定的、特别是任意的时间长度，使得所述物体能够通过所述气体保持层或者通过由所述层保持的气体而与包围所述物体的液体隔开。特别地，以此方式能够有利地防护所述物体避开腐蚀性液体。另外，有利的可能是在物体和液体之间相对运动的情况下使所述物体的流阻减小。

在本申请的上下文中，所述物体可以是能够被至少局部地浸泡在液体中的任何固体的物体。换言之，当浸泡在液体中时，所述物体不会溶于所述液体并且不会被作用的液体压力损坏。这里，如果物体浸泡在液体中，液压可以一方面在所述物体的重心方向从外部作用，如果液体填充在物体的空腔中，则液压可以另一方面从内部作用。本申请的上下文中的示例性物体是船、浮标、浮桥、管道、管线、海底电缆、石油钻井平台、天然气钻井平台、近海设施(特别是用于发电的风电场)的地基和暴露于水的部分、水下结构、水下设施、暴露于液体的测量装备、海岸线结构、液体用的器皿和管道或它们中的一部分。物体优选地包括承受液压的实质上刚性的壁。物体的壁特别优选地具有弹性，特别地为可弹性变形的形式。

至少局部地包围物体或至少局部地填充物体的液体具体地是水(淡水和海水两者)或者水溶液，不过所述液体还可以包括酒精、烷烃、油、极性和非极性溶剂以及其他有机和无机液体。

气体保持层可以用于全部地或部分地覆盖或形成物体的面或表面。这里，气体保持层可以可拆卸地或不可拆卸地紧固到所述物体。表面覆盖体优选地可以呈物体上的涂层的形式。在将气体保持层紧固到物体之后，气体保持层可以形成物体的至少局部的表面或者被认为是物体的一部分。特别地，气体保持层以使得液体不能在气体保持层和物体之间通过的方式被安装到物体。

气体保持层至少具有面向液体侧和面向物体侧。气体保持层被设计为在物体的操作性使用期间使得气体保持层的气体被保持为与气体保持层接触，其中，借助于所述气体，气体保持层的面向液体侧至少部分地、优选地全部地与被保持的气体和液体之间的接触表面或界面(液-气界面)间隔开。在本申请的上下文中，由气体保持层保持的气体不是气体保持层的或物体的一部分，而是包括气体保持层和保持在气体保持层上的气体的气体包含层的一部分。换言之，所述被保持的气体由气体保持层固定，有利地使得被保持的气体不上升到液面并且不被液体流夹带。

气体保持层可以具有基部或基部层片，所述基部或基部层片优选地具有诸如突起、突出元件和/或材料去除凹部等被特别地设计从而保持气体的结构元件，并且所述结构元件优选地与基部形成一体。基部可以是网状形式或呈封闭的层片的形式。

气体保持层相应地也具有位于包含在气体保持层中的气体和固体材料之间的接触表面。气体保持层的面向液体侧或面向气体侧优选地为疏水形式或涂覆有疏水性材料。在本申请的上下文中，表述“疏水”与“液体排斥”，也就是说“疏液”含义相同。表述“疏水”适时地暗示了液体是水或水溶液或通常是极性溶剂。然而，不言而喻的是所接触的液体的选择是重要的。如果所接触的液体是例如烷烃，表述“疏水”也被理解为“疏烷烃”。

表面或材料是否液体排斥这一问题可以基于液滴在材料表面上的接触角来确定。液体和固体之间的接触角的大小在这种情况下依赖于接触面处的液体和固体之间的相互作用。所述相互作用越弱，接触角越大。亲水性固体与液体的特别地与水的表面的接触角包括从大约0°到大约90°的接触角，特别地小于80°的接触角。大约90°或更大的接触角出现在疏水性固体的情况中。具有与液体特别地与水的接触角大幅度地大于90°、特别地160°或更大的接触角的固体被称为超疏水性。表述“疏水性”于是还包含材料是“超疏水性”的优选情况。

本发明的主题特别地涉及亲水性和疏水性区域和/或元件的共存。于是在本发明的上下文中，特别地是如下情况：第一元件因为第二亲水性元件而被区别为疏水性，即使根据关于与液体的接触角的上述绝对标准，第一元件和第二元件两者都应该被分类为疏水性或亲水性，第一元件也比第二元件更疏水。换言之，相对疏水性元件或相对疏水性区域被认为是疏水的，并且相对亲水性也就是说较不疏水性的元件或相对亲水性区域被认为是亲水性的。换言之，在本发明的上下文中，表述疏水性和亲水性能够描述相对疏水性或疏水性对比。

在操作性使用期间，气体保持层可以例如被供以空气、二氧化碳或一些其他气体。

气体保持层优选地在面向液体侧上至少局部地具有材料去除凹部和/或压凹部。气体保持层的表面可以优选地在材料去除凹部和/或压凹部区域具有疏水性形式。例如，气体保持层的材料可以由疏水性材料组成。可选地，气体保持层可以包括亲水性材料，所述亲水性材料局部设置有疏水性涂层。特别地，疏水性涂层可以仅形成在材料去除凹部或压凹部的壁上。气体保持层特别优选地至少局部由多孔材料组成，其中材料去除凹部或压凹部由连接到表面的孔形成。

气体保持层优选地在面向液体侧至少局部地具有突起或突出元件，其中气体保持层的表面在突起或突出元件区域实质上是疏水的。突出元件之间的间距被便利地制成使得液滴不能被布置在突出元件之间的尺寸。液体的各个液滴有利地通过多个突出元件携带，使得液体和位于突出元件之间的气体之间的界面实质上呈突出元件的包络线的形式。特别地，两个相邻的突出元件之间的间距可以是大约50μm到大约500μm，优选地大约100μm到大约200μm。

突起或突出元件优选地具有亲水性的并且被突起或突出元件的疏水性表面区域包围的中央表面区域。液体和气体之间的界面有利地位于具有亲水性形式的区域处。以此方式，进一步有利地实现了防止气泡由于液体的流动而脱离。

气体保持层优选地通过流体不可渗透的分隔物分成多个子区域(也称为隔间)。分隔物(42)优选地至少局部地或全部地具有亲水性形式或至少局部地或全部地设置有亲水性表面。流体被理解为意思是气体、液体以及气液混合物。因此，分隔物防止液体或气体在相邻子区域之间流动。有利的是下述情况：在两个相邻子区域之间存在压差的情况下，分隔物防止气体从一个子区域流出到相邻的子区域，结果使与所接触的液体有关的流阻局部地增大，相对地，多余气体从气体所流入的子区域被释放到液体中。

分隔物可以优选地形成单一件或与气体保持层的其他元件一起形成一体。对于多个疏水性突出元件来说进一步优选的是在气体保持层的所有子区域中位于二维排列中。

气体保持层优选地包括压印的(embossed)塑料树脂或压印的漆。特别地，气体保持层可以由液体塑料树脂铸造成型，其中，优选地突出元件与气体保持层的基部层片和/或与可透气层形片一体地形成或成为单一件。特别地，气体保持层的基部层片可以等同于可透气层片。气体保持层特别优选地借助于塑料树脂或漆间接或直接形成在可浸泡物体的壁上。特别地，气体保持层能够用于实现物体的表面涂层或表面密封。

气体保持层优选地至少局部涂覆有聚四氟乙烯(ptfe)或其衍生物，其中还已知聚四氟乙烯的商标名称是特氟龙。特别地，涂层还可以包括聚四氟乙烯或其他材料的微米颗粒或纳米颗粒。包括聚四氟乙烯的涂层有利地作用为疏水层或用作为抗粘着剂，从而防止液体或固体粘着到气体保持层。气体保持层的涂层优选地大约0.15nm到大约500nm厚。

液体优选地为水，物体优选地为当处于操作位置时壁被至少局部地浸泡在水中的水运工具。

下述情况是有利的：水特别是海水至少局部地不能润湿水运工具的壁，以保护水运工具不受水的影响。水运工具可以例如是船、钻井平台或浮标。水的影响特别地指的是水运工具的壁的腐蚀。海水或半咸水由于其盐成分特别地助长水运工具的壁的腐蚀。由于借助于通过气体保持层保持其间的气体而防止水和水运工具的壁之间的接触，所以也减轻了腐蚀。

进一步的优点主要体现在防止了水运工具的壁被生活在水中的有机体污损，所述生活在水中的有机体例如是水藻、贝类、附着甲壳动物和其它。气体层使得所述有机体难以附着到水运工具的壁。换言之，根据本发明的表面覆盖体具有抗污损作用，其中有利地可能是无需其中的有毒物质随着时间溶解在水里的杀虫剂。由于有机体在水运工具的壁上的粘着减弱，水运工具的流阻也减小。

下述情况是优选的：在气体保持层之间至少局部地充以气体以减小水和水运工具之间的流阻。特别地，气体层可以具有大约10nm到大约10mm，优选地从大约500nm到大约3mm，特别地0.1mm到大约3mm的厚度。如果气体层目的仅用于防腐蚀，则为了获得防腐蚀作用，即使厚度为大约5nm到大约3mm、优选地大约50nm到大约1nm、特别地大约100nm到大约100μm的较薄气体层也是足够的。由于气体层使水运工具的壁不受流经的水的干扰，特别地，气体和水之间的接触面能够通过水流变形，从而形成了极为流线型的接触面，水运工具在行驶经过水时的流阻被有利地减小。特别地，由于水运工具和水之间的流阻减小，所以能够有利地减少水运工具的燃料消耗。

防腐蚀涂层和/或抗污损涂层优选地配置在气体保持层和水运工具的壁之间，其中气体保持层将防腐蚀涂层和/或抗污损涂层至少局部地与水隔开。

防腐蚀涂层一般形成为水运工具的壁上的油漆面层并且可以包含诸如重金属等有毒物质。通过将气体保持层配置在防腐蚀涂层和水之间减少或防止了来自防腐蚀涂层的所述有毒物质在水中的溶解。以此方式，有利地防止了有毒物质对水的污损特别是对海水的污损。特别地，防止重金属从防腐蚀油漆面层进入水中并且累积在那里的食物链中。

可选地或另外地，可以例如以壁上的油漆面层的形式在水运工具的壁上形成抗污损涂层。抗污损涂层一般包括杀虫剂，也就是能致死粘着在水运工具的壁上的有机体的有毒物质。通过将气体保持层配置在抗污损涂层和水之间减少了或防止了所述有毒物质从抗污损涂层溶解在水中。以此方式，有利地防止了杀虫剂对水的污损特别是对海水的污损。特别地，防止杀虫剂伤害或杀死生活在水中的有机体，诸如浮游生物，伤害或杀死生活在水中的有机体会破坏水中的食物链。

气体保持层优选地被供以污损抑制气体。为了使累积在水运工具的壁上的有机体缺氧或饱和二氧化碳，污损抑制气体可以例如包含二氧化碳。所述有机体由此相继死去而不需要在抗污损涂层中使用有毒物质。这有利地减少水被有毒物质污损。

物体优选地是能够用液体润湿的器皿壁并且在所述容器的壁上至少局部地配置气体保持层。

下述情况是有利的：液体至少局部地不能润湿器皿壁，从而保护器皿壁免受液体的影响。具有器皿壁的器皿可以例如是箱、管道、反应器等。液体的影响特别地指的是器皿壁的腐蚀、液体与器皿壁的化学反应或者包含在液体中的颗粒对器皿壁的机械加载。器皿壁的腐蚀特别地被盐溶液、卤水或酸促进。由于液体和器皿壁之间的接触被配置在其间并且通过气体保持层保持的气体所防止，所以腐蚀也被减少。

器皿壁特别优选地包括气体保持层配置于其上的传感器窗口。因为没有例如颗粒或有机体等沉淀能够累积在传感器窗口上，所以能够有利地改善传感器数据的检测。特别地，传感器窗口和/或气体保持层是光学透明的。

防腐蚀涂层优选地配置在气体保持层和器皿壁之间，其中气体保持层将防腐蚀涂层与液体至少局部地隔开。

防腐蚀涂层一般呈器皿壁上的油漆面层的形式或者通过镀锌或阳极电镀形成，并且可以包含有毒物质，诸如重金属。通过将气体保持层配置在防腐蚀涂层和液体之间减少了或者防止了所述有毒物质从防腐蚀涂层溶解到液体中。以此方式，有利地防止了液体的污损特别是被有毒物质污损。特别地，防止了来自防腐蚀涂层的所述物质影响器皿内的化学反应。

气体保持层优选地从气体保持层的位于面向液体侧的相反侧的面向物体侧被充以气体。

可透气层片优选地配置在气体保持层的面向物体侧上。换言之，可透气层片可以配置和/或紧固到气体保持层的面向物体侧上。可选地，可透气层片也可以与气体保持层形成为单一件或者可以是气体保持层的整体的组成部分。气体能够经由可透气层片的面向液体侧被供给到气体保持层，可透气层片的面向液体侧可以与气体保持层的面向物体侧接触。换言之，可透气层片可以透过气体，特别地在取向为垂直于气体保持层的面向物体侧的方向上可以透过气体。

可透气层片优选地呈液体不可透过层片和/或疏水性层片的形式。例如如果液体压力暂时地大于可透气层片的气体压力，液体有利地在物体方向上不能流过可透气层片。换言之，可透气层片抵制水和其他极性溶剂，由此有利地防止所述极性溶剂进入可透气层片。

气体供给装置优选地连接到可透气层片使得气体能够从气体供给装置经由可透气层片流到气体保持层。

有利地，借助于气体供给装置并且经由可透气层片将气体供给到气体保持层是可能的。特别地，将至少从气体保持层逸出到环境液体中的气体量供给到气体保持层中是可能的。以此方式，有利地，将实质上恒定的气体体积保持在气体保持层内任何期望的时间长度是可能的，由此物体和环境液体能够借助于气体保持层中的气体而被长期不变地隔开。

可以借助于连接到可透气层片的气体供给装置提供气体。气体供给装置可以优选地是具有连续的孔隙的多孔材料的层片，使得气体能够从气体供给装置经由可透气层片流到气体保持层。

可透气层片优选地包括纺织品或无纺布、絮凝物材料、多孔陶瓷、多孔金属、聚合物或金属纤维组成的毡、和/或金属丝网。可透气层片可以例如由聚合物纤维织成或由聚合物纤维组成的毡或无纺布所组成。聚合物组成的可透气层片可以特别地通过层叠连接到气体保持层。可透气层片可以可选地或另外地包括金属丝组成的织物，所述金属丝特别地是耐腐蚀金属丝，例如不锈的高级钢丝，由此有利地获得了高水平的耐机械撕拉性和耐紫外辐射和耐化学影响性。可选地，可透气层片还可以包括絮凝物材料，例如聚合物絮凝物或特别地由发泡材料组成的弹性体絮凝物。以此方式能够有利地减小可透气层片的重量。进一步，可透气层片可以优选地包括烧结材料，诸如由金属颗粒组成的多孔烧结材料。可透气层片可以优选地通过粘着剂连接到气体保持层。可选地，气体保持层和可透气层片可以通过焊接特别是超声焊接(超声焊)彼此连接。气体保持层和可透气层片特别优选地例如通过(连续的)成型或铸造处理由聚合物形成为彼此一体。

可透气层片优选地呈多孔半透膜形式。可透气层片可以特别地呈由聚合物组成的可透气金属薄片(foil)的形式。可透气金属薄片可以例如具有大约0.5μm至5μm的厚度。以此方式可以提供具有小厚度和低重量的表面覆盖体。特别地，聚合物组成的金属薄片能够通过层叠连接到气体保持层。

气体供给装置优选地呈配置在可透气层的面向物体侧上的可透气层的形式。特别地，气体供给装置也可以包括具有连续的孔的多孔材料。经由气体供给装置的气体渗透率便利地高于经由可透气层片的气体渗透率。

气体供给装置优选地呈通气组织的形式。通气组织是水生植物中允许气体运输和气体存储的空气通道结构。特别地，表述“通气组织”被理解为其中细胞间隙大到形成真实的“空气通道结构”的植物根茎结构形式。这特别地在沼泽植物和水生植物中遇到，并且用于被浸泡的植物器官的气体交换。

换言之，气体供给装置呈气体贮藏室的形式，使得利用升高的液体压力，气体能够经由可透气层片被移回气体供给装置中并且存储在气体供给装置，以使得在液体压力降低的情况下，气体能够经由可透气层片再次移入气体保持层。气体供给装置例如可以具有其中能够存储气体的多孔材料。进一步，所述材料可以弹性地膨胀，使得体积随着升高的气压而增大，并且由于所述材料的弹性力，气体能够被强制通过可透气层片进入气体保持层。对于气体供给装置的与气体接触的内壁来说进一步优选地是至少局部地具有疏水性形式。对于来自气体保持层的气体来说，在液体压力波动的情况下，有利地可能是所述气体暂时存储在气体供给装置中而不是从气体保持层释放。

气体保持层优选地从气体保持层的面向液体侧充以气体。

优选的是设置至少一个排气装置，所述排气装置在气体保持层的面向液体侧具有排气开口，其中设置了连接到排气装置的气体供给装置，其中由气体供给装置提供的气体流出排气装置并且至少部分地由气体保持层接收。

排气装置优选地延伸通过气体保持层。换言之，排气装置的排气开口配置在气体保持层的面向液体侧。

气体供给装置优选地呈配置在可透气层的面向物体侧上的可透气层的形式。气体供给装置特别优选地呈通气组织的形式。气体供给装置有利地能够以简单方式流体连接到多个排气装置，其中排气装置可以特别地以规则或不规则方式配置在一区域上。

根据一个方面的水运工具

一个方面涉及的水运工具具有：

-壁，所述壁在所述水运工具处于操作位置时至少局部地浸泡在水中，其中，至少局部的气体保持层被配置于所述壁的面朝所述水的侧面；并且具有：

-可透气层片，所述可透气层片被配置在位于所述气体保持层和所述壁之间的所述面向水侧的相反侧的面向壁侧；

-气体供给装置，所述气体供给装置以使得气体能够经由所述可透气层片从所述气体供给装置流到所述气体保持层的方式连接到所述可透气层片，或者具有：

-至少一个排气装置，所述排气装置在所述气体保持层的所述面向水侧具有排气开口；

-气体供给装置，所述气体供给装置连接到所述排气装置，其中由所述气体供给装置提供的气体能够流出所述排气装置并且能够由所述气体保持层至少部分地接收。

优选的是，防腐蚀涂层和/或抗污损涂层配置在所述气体保持层和所述水运工具的壁之间，其中，所述气体保持层将所述防腐蚀涂层和/或所述抗污损涂层与所述水至少局部地隔开。

所述气体保持层优选地能够被供给污损抑制气体。

一个方面涉及的液体器皿包括：

-器皿壁，其能够被液体至少局部地润湿，其中，至少部分的气体保持层配置在所述器皿壁的面朝所述液体的侧面；以及包括：

-可透气层片，所述可透气层片被配置在所述气体保持层和所述器皿壁之间的位于所述面向水侧的相反侧的面向壁侧；以及

-气体供给装置，所述气体供给装置以使得气体能够经由所述可透气层片从所述气体供给装置流到所述气体保持层的方式连接到所述可透气层片，或者具有：

-至少一个排气装置，所述排气装置在所述气体保持层的所述面向液体侧具有排气开口；以及

-气体供给装置，所述气体供给装置连接到所述排气装置，其中，由所述气体供给装置提供的气体能够流出所述排气装置并且能够由所述气体保持层至少部分地接收。

优选的是，防腐蚀涂层被配置在所述气体保持层和所述液体器皿的所述壁之间，其中，所述气体保持层将所述防腐蚀涂层与所述液体至少局部地隔开。

根据一个方面的表面覆盖体

一个方面涉及物体用的能够被载置为与液体接触的表面覆盖体，包括：

-至少部分的气体保持层，所述气体保持层被设计和配置为至少局部地通过面向液体侧与所述液体接触；

-可透气层片，其被配置在所述气体保持层的位于所述面向液体侧的相反侧的面向物体侧，或者所述可透气层片与所述气体保持层形成为一体；

-气体供给装置，所述气体供给装置以使得气体能够经由所述可透气层片从所述气体供给装置流到所述气体保持层的方式连接到所述可透气层片。

有利的是能够借助于气体供给装置并且经由可透气层片将气体供给到气体保持层。特别地，可能的是至少从气体保持层逸出到环境液体中的气体量被供给到气体保持层。以此方式，有利的是实质上恒定的气体体积能够被保持在气体保持层中任意期望的时间长度，由此物体和环境液体能够借助于气体保持层中的气体而被长期不变地隔开。特别地，以此方式能够有利地保护物体不受腐蚀液体腐蚀。进一步，有利的是能够减小在物体和液体之间的相对运动情况下物体的流阻。

在本申请的上下文中，能够被载置为与液体接触的物体可以是能够被至少局部地浸泡在液体中的任何固体。换言之，当浸泡在液体中时，所述物体不会溶于所述液体并且不会被作用的液体压力损坏。这里，如果物体浸泡在液体中，液体压力可以一方面在所述物体的重心方向上从外部作用，如果液体填充在物体的空腔，则液体压力可以另一方面从内部作用。本申请的上下文中的示例性物体是船、浮标、浮桥、海岸线结构、器皿、液体用管道。

物体优选地包括承受液体压力的实质上刚性的壁。物体的壁特别优选地具有弹性，特别地具有可弹性变形的形式。

在本申请的上下文中，表述“弹性的”特别地包括物体的壁能够在诸如液体压力的外力作用下变形，其中当外力停止作用时，所述变形实质上完全恢复，也就是说物体在外力作用之后实质上回复到其原始形状或位置。

至少局部地包围物体或填充物体的液体可以特别地包括水(淡水和海水两者)以及水溶液，不过所述液体还可以包括酒精、烷烃、油、极性和非极性溶剂以及其他有机和无机液体。

表面覆盖体可以全部或部分地覆盖物体的面或表面。进一步，表面覆盖体可以可拆卸地或不可拆卸地紧固到物体。特别地，表面覆盖体可以呈物体上的涂层的形式。在将表面覆盖体紧固到物体之后，表面覆盖体能够被认为是物体的一部分。

至少部分气体保持层具有面向液体侧和面向物体侧。气体保持层被设计为使得在物体或表面覆盖体的操作性使用期间，气体保持层的气体被保持为与气体保持层接触，其中，借助于气体，气体保持层的面向液体侧至少部分地，优选地完全地与被保持的气体和液体之间的接触面或界面(液气界面)间隔开。在本申请的上下文中，由气体保持层保持的气体不是气体保持层的一部分或表面覆盖体的一部分而是包括气体保持层和保持在其上的气体的气体包含层的一部分。换言之，所述被保持的气体通过气体保持层固定，使得有利地是，所述气体不上升到液体表面并且不被液体流夹带。

气体保持层可以具有基部或基部层片，所述基部或基部层片优选地具有诸如突起、突出元件和/或材料去除凹部等被特别地设计从而保持气体的结构元件，所述结构元件优选地与基部形成一体。基部可以是网状形式或呈封闭的层片的形式。

气体保持层相应地也具有位于包含在层中的气体和固体材料之间的接触表面。气体保持层的面向液体侧或面向气体侧具有疏水性形式或可以涂覆有疏水性材料。在本申请的上下文中，表述“疏水”与“液体排斥”，也就是说“疏液”含义相同。表述“疏水”适时地暗示了液体是水或水溶液或通常是极性溶剂。然而，不言而喻的是所接触的液体的选择是重要的。如果所接触的液体是例如烷烃，表述“疏水”也被理解为“疏烷烃”。

表面或材料是否是液体排斥的这一问题可以基于液滴在材料表面上的接触角来确定。液体和固体之间的接触角的大小在这种情况下依赖于接触面处的液体和固体之间的相互作用。所述相互作用越弱，接触角越大。亲水性固体与液体的表面特别是与水的表面的接触角的范围为从大约0°到大约90°，特别是小于80°。大约90°或更大的接触角出现在疏水性固体的情况中。具有与液体特别是与水的接触角大幅度地大于90°、特别是160°或更大的接触角的固体被称为超疏水性。表述“疏水性”于是还包含材料是“超疏水性”的优选情况。

可透气层片配置和/或紧固到气体保持层的面向物体侧。可选地，可透气层片也可以与气体保持层形成为单一件或者可以是气体保持层的整体的组成部分。气体能够经由可透气层片的面向液体侧被供给到气体保持层，可透气层片的面向液体侧可以与气体保持层的面向物体侧接触。换言之，可透气层片可以透过气体，特别地在取向为垂直于气体保持层的面向物体侧的方向上可以透过气体。

被供给到气体保持层的气体可以例如是空气、氮气、二氧化碳或一些其他气体。气体可以借助于连接到可透气层片的气体供给装置提供。气体供给装置优选地可以是具有连续的孔隙的多孔材料层，使得气体能够从气体供给装置经由可透气层片流到气体保持层。

可透气层片优选地不可渗透液体，特别地不可渗透水或不可渗透液体。有利的是，气体能够从气体供给装置与液体压力相反地流到气体保持层，但是例如如果液体压力暂时高于气体供给装置中的气体压力，则液体不能经由可透气层片在气体供给装置的方向上流动。

可透气层片优选地包括纺织品或无纺布、絮凝物材料、多孔陶瓷、多孔金属、聚合物或金属纤维组成的毡、和/或金属丝网。可透气层片可以例如由聚合物纤维织成或由聚合物纤维组成的毡或无纺布所组成。聚合物组成的可透气层片可以特别地通过层叠连接到气体保持层。可透气层片可以可选地或另外地包括金属丝组成的织物，所述金属丝特别地是耐腐蚀金属丝，例如不锈的高级钢丝，由此有利地获得了高水平的耐机械撕拉性和耐紫外辐射和耐化学影响性。可选地，可透气层片还可以包括絮凝物材料，例如聚合物絮凝物或特别地由发泡材料组成的弹性体絮凝物。以此方式能够有利地减小可透气层片的重量。进一步，可透气层片可以优选地包括烧结材料，诸如由金属颗粒组成的多孔烧结材料。可透气层片可以优选地通过粘着剂连接到气体保持层。可选地，气体保持层和可透气层片可以通过焊接特别是超声焊接(超声焊)彼此连接。气体保持层和可透气层片特别优选地例如通过(连续的)成型或铸造处理由聚合物形彼此形成为单一件。

可透气层片优选地呈多孔特别是多微米孔或多纳米孔半透膜形式。可透气层片可以特别地呈由聚合物组成的可透气金属薄片的形式。可透气金属薄片可以例如具有大约0.5μm至5μm的厚度。以此方式可以提供具有小厚度和低重量的表面覆盖体。特别地，聚合物组成的金属薄片能够通过层叠连接到气体保持层。

可透气层片优选地呈疏水性或超疏水性层片的形式。换言之，可透气层片排斥水和其他极性溶剂，由此有利地防止所述极性溶剂进入可透气层片。

气体供给装置优选地呈配置在可透气层的面向物体侧上的可透气层的形式。特别地，气体供给装置也可以包括具有连续的孔的多孔材料。经由气体供给装置的气体渗透率便利地高于经由可透气层片的气体渗透率。

气体供给装置优选地呈通气组织的形式。通气组织是水生植物中允许气体运输和气体存储的空气通道结构。特别地，表述“通气组织”被理解为意味着其中细胞间隙大到形成真实的“空气通道结构”的植物根茎结构的形式。这特别地在沼泽植物和水生植物中遇到并且用于被浸泡的植物器官的气体交换。

换言之，气体供给装置呈气体贮藏室的形式，使得利用升高的液体压力，气体能够经由可透气层片被移回气体供给装置并且存储于气体供给装置，以使得在液体压力降低的情况下，气体能够经由可透气层片再次移入气体保持层。气体供给装置例如可以是其中能够存储气体的多孔材料。进一步，所述材料可以弹性地膨胀，使得体积随着升高的气压而增大，并且由于所述材料的弹性力，气体能够被强制通过可透气层片进入气体保持层。对于气体供给装置的与气体接触的内壁来说，进一步优选地是至少局部地是疏水性形式。对于来自气体保持层的气体来说，有利的是，在液体压力波动的情况下，所述气体能够暂时存储在气体供给装置中而不是从气体保持层释放。

气体保持层优选地在面向液体侧上至少局部地具有材料去除凹部和/或压凹部，其中气体保持层的表面优选地在材料去除凹部和/或压凹部区域具有疏水性形式。例如，气体保持层的材料可以由疏水性材料组成。可选地，气体保持层可以包括亲水性材料，所述亲水性材料局部设置有疏水性涂层。特别地，疏水性涂层可以仅形成在材料去除凹部的壁上或压凹部的壁上。气体保持层特别优选地至少局部由多孔材料组成，其中材料去除凹部或压凹部由连接到表面的孔形成。

气体保持层优选地在面向液体侧至少局部地具有突起或突出元件，其中气体保持层的表面在突起或突出元件的区域实质上是疏水性的。突出元件之间的间距被便捷地设定为使得液滴不能被布置在突出元件之间的尺寸。液体的各个液滴有利地通过多个突出元件携带，使得液体和位于突出元件之间的气体之间的界面实质上呈突出元件的包络线的形式。特别地，两个相邻的突出元件之间的间距可以是大约50μm到大约500μm，优选地大约100μm到大约200μm。

突起或突出元件优选地具有亲水性的并且被突起或突出元件的疏水性表面区域包围的中央表面区域。液体和气体之间的界面有利地位于为亲水性形式的区域处。以此方式，进一步有利地实现了防止气泡被液体流脱离。

气体保持层优选地通过流体不可渗透的分隔物分成多个子区域(也称为隔间)。流体被理解为意味着气体、液体以及气液混合物。因此，分隔物防止液体或气体在相邻子区域之间流动。有利的是下述情况：在两个相邻子区域之间存在压差的情况下，分隔物防止气体从一个子区域流出到相邻的子区域并且与所接触的液体有关的流阻由此局部地增大，相比之下，多余气体从气体所流入的子区域被释放到液体中。

分隔物可以优选地形成单一件或与气体保持层的其他元件一起形成一体。对于多个疏水性突出元件来说进一步优选的是在气体保持层的所有子区域中位于二维排列中。

气体保持层优选地包括压印的塑料树脂或压印的漆。特别地，气体保持层可以由液体塑料树脂铸造成型，其中优选地，突出元件与气体保持层的基部层片和/或与可透气层片一体成型或成单一件。特别地，气体保持层的基部层片可以等同于可透气层片。

气体保持层优选地至少局部涂覆有聚四氟乙烯(ptfe)或其衍生物，其中还已知聚四氟乙烯的商标名称是特氟龙。特别地，涂层还可以包括聚四氟乙烯或其他材料的微米颗粒或纳米颗粒。包括聚四氟乙烯的涂层有利地用作疏水层以及用作为抗粘着层，从而防止液体或固体粘着到气体保持层。气体保持层的涂层优选地大约0.15nm到大约500nm厚。

根据一个方面的表面覆盖体

一个方面涉及能够被载置为与液体接触的物体用的表面覆盖体，其包括：

-至少部分的气体保持层，所述气体保持层被设计和配置为至少局部地通过面向液体侧与所述液体接触；

-至少一个排气装置，所述排气装置在所述气体保持层的所述面向液体侧具有排气开口；

-气体供给装置，所述气体供给装置连接到所述排气装置，其中，由所述气体供给装置提供的气体能够流出所述排气装置并且能够至少部分地被所述气体保持层接收。

排气装置优选地延伸通过气体保持层。换言之，排气装置的排气开口配置在气体保持层的面向液体侧。

气体供给装置优选地呈配置在可透气层的面向物体侧上的可透气层的形式。气体供给装置特别优选地呈通气组织的形式。气体供给装置有利地能够以简单方式流体连接到多个排气装置，其中排气装置可以特别地以规则或不规则方式配置在一区域上。

进一步，如已经说明的关于本发明的上述方面，在本实施方式中可以类似地提供气体保持层及其材料去除凹部、压凹部或突出元件的优选特征。

根据一个方面的装置

一个方面涉及一种装置，其包括：

-根据本发明的表面覆盖体，以及

-流体连接到所述表面覆盖体的气体供给装置的气体源。

气体源优选地可以包括压缩机、用于存储气体的压力器皿、能够以足以导致气体流入气体保持层的气体压力提供气体的气体发生反应器或其他装置。气体发生反应器优选地可以是内燃机，所述内燃机排出的气体被用于维持气体层。

所述装置优选地进一步包括：

-至少一个传感器装置，其用于确定表面覆盖体的气体保持层中的气体含量，以及

-调节装置，借助于所述调节装置，能够从所述至少一个传感器装置接收测量数据并且所述调节装置基于接收到的测量数据调节从气体源到气体供给装置的气流。

有利的是能够借助于调节装置在气体保持层中维持恒定的气体压力或恒定的气体层厚度。优选的传感器装置因此可以包括压力传感器、超声传感器和/或用于确定气体层厚度的传感器。可选地，也可以提供如下调节装置：采用以预定的时间间隔将气体供给到气体保持层的方式构造该调节装置。

根据一个方面的使用

一个方面涉及根据本发明的表面覆盖体的使用，其中表面覆盖体至少局部地覆盖物体的面，其中，在物体通过被表面覆盖体覆盖的面至少局部地浸泡在液体中的情况下，气体层长期不变地将液体和被浸泡的区域至少局部地彼此分开。

下述情况是有利的：至少局部不能被液体润湿，从而保护物体避开腐蚀性液体。下述情况是进一步有利的：因为流阻由于气液界面而减小，所以物体能够在少费力气的情况下相对于液体移动。

物体特别地可以是船，从而油耗能够由于船壁和水之间的流阻减小而有利地减小。进一步，船壁和水之间的气体层有利地保护船不受腐蚀，特别是在海水中不受腐蚀，并且保护船不受有机体的污损，所述有机体例如是藻类、贝类、船底附着的甲壳动物以及其他有机体。换言之，根据本发明的表面覆盖体具有抗污损作用，其中有利的是，可以不需要其中的有毒物质随着时间溶解在水中的杀虫剂。

物体的表面优选地是水运工具的或配置在水中的结构的壁，或者液体器皿的或液体管道的内壁。

根据一个方面的使用

一个方面涉及根据本发明的表面覆盖体的使用，其中表面覆盖体至少局部地覆盖物体的安装面，其中，在物体通过被表面覆盖体覆盖的安装面被浸泡在液体中的情况下，气体层将液体和安装面彼此永久地分开，使得要安装的第二物体能够以气体层至少局部地位于物体和第二物体之间的方式被安装在安装面上。

借助于气体层，有利的是，第二物体能够安装在物体上而实质上没有接触和摩擦。

物体的面优选地是孔，所述孔的内壁形成安装表面。于是要安装的第二物体优选地是轴，使得具有表面覆盖体的物体和轴组成的装置具有滚珠轴承的作用。

附图说明

下面将通过示例并基于附图说明表面覆盖体的优选实施方式，在附图中：

图1示出物体上的表面覆盖体的配置的优选实施方式的剖视图，

图2示出物体上的优选表面覆盖体的配置的又一实施方式，

图3示出表面覆盖体的气体保持层的优选实施方式，

图4示出气体保持层的又一优选实施方式，

图5示出表面覆盖体的又一实施方式，

图6示出表面覆盖体的又一实施方式，

图7示出处于第一状态的表面覆盖体的气体保持层的又一优选实施方式，

图8示出处于第二状态的图7中所示的实施方式，

图9示出处于第一状态的优选表面覆盖体的气体保持层的又一实施方式，

图10示出处于第二状态的图9中所示的实施方式，

图11示出气体保持层的又一实施方式，

图12示出处于不同状态的气体保持层的又一实施方式，

图13示出疏水性气体保持纤维的两个实施方式，

图14示出疏水性气体保持纤维的又两个实施方式，

图15示出疏水性气体保持纤维的又一实施方式，

图16a示出优选的气体保持层的立体图，

图16b示出优选的气体保持层的立体图，

图16c示出优选的气体保持层的立体图，

图16d示出优选的气体保持层的立体图，

图17a示出图16中所示的气体保持层的平面图，

图17b示出又一优选气体保持层的平面图，

图17c示出又一优选气体保持层的平面图，

图17d示出又一优选气体保持层的平面图，

图18示出优选的气体保持层，

图19示出不同的表面结构，

图20示出气体保持层在船壁上的配置，

图21示出由压凹部组成的表面结构，

图22示出具有疏水性涂层的压凹部组成的表面结构，

图23示出壁配备有具有气体保持层的多个块材的船，

图24示出具有分隔物42的表面覆盖体或块材，

图25示出块材或板材，

图26示出配备有块材的船壁的剖视图，

图27示出作为单级系统和作为两级系统的气体保持层，

图28示出由粗糙表面形成的气体保持层，

图29a、图29b和图29c示出由粗糙表面形成的气体保持层，

图30a和图30b示出形成在丝状元件上的气体保持层，

图31示出形成在丝状元件上的气体保持层，

图32示出形成在丝状元件上的气体保持层，

图33示出形成在丝状元件上的气体保持层。

具体实施方式

图1示出被设计为至少局部地浸泡在液体4中的物体的壁2。在壁2的面向液体侧，表面覆盖体6至少局部地配置于和/或紧固到壁2。

表面覆盖体6包括至少部分气体保持层10，气体保持层10至少局部地通过面向液体侧10a与液体4接触。表面覆盖体6进一步包括可透气层片12，可透气层片12配置于和/或紧固到位于气体保持层10的面向液体侧10a的相反侧的面向物体侧10b。在图1示出的优选实施方式中，气体保持层10和可透气层片12形成为单一件或一体的。然而，不言而喻的是，气体保持层10和可透气层片12可以彼此独立地形成并连接到彼此或紧固到彼此。

表面覆盖体进一步包括连接到可透气层片12的气体供给装置14。换言之，气体供给装置14和可透气层片12至少彼此流体连接使得气体能够从气体供给装置14经由可透气层片12流到气体保持层10。在图1示出的实施方式中，气体供给装置14呈配置在可透气层片12和壁2之间的气体导管的形式。气体供给装置14也可以优选地呈可透气特别是多孔层的形式，其中，气体供给装置的孔间隙特别优选地具有连续的孔，使得气体能够沿着纵向l流经气体供给装置。以此方式，气体供给装置能够有利地在一区域中将气体提供给可透气层片12，所述气体随后优选地沿着流出方向a经由可透气层片12流入气体保持层10，所述流出方向a被取向为实质上与纵向l垂直。气体供给装置14可以进一步优选地用于将可透气层片12和连接到可透气层片12的气体保持层10连接到壁2。气体供给装置14和可透气层片12可以例如彼此机械连接，例如通过粘接剂粘接或层叠，使得表面覆盖体6能够凭借被紧固到壁2的气体供给装置14的面向物体侧而紧固到物体。进一步优选的是可透气层片12和气体供给装置14可以形成为单一件或彼此一体的。特别优选的是气体保持层10、可透气层片12和气体供给装置14一起形成为单一件。气体供给装置14借助于气体供给装置管道16流体连接到气体源18，其中流入气体供给装置14的气体量能够借助于阀20和连接到所述阀的调节装置22调节或控制。图1中示出的优选实施方式进一步包括被构造为确定表面覆盖体6的气体保持层10中的气体含量的传感器装置24。这可以例如借助于超声信号或电磁波的反射而进行。气体保持层10中的气体含量的测量优选地通过传感器装置24以非接触方式进行，使得传感器装置24不需要被配置为使得传感器装置24被液体4润湿。特别地，传感器装置24可以配置在壁2的避开液体侧，其中气体含量的测量能够优选地经由壁2进行。基于表面覆盖体6的气体保持层10中的传感器装置24测量的气体量，调节装置22确定经由气体供给装置14必须供给到气体保持层10的气体量，以保持气体保持层10中的气体量、或气体保持层10中的气体层的厚度以及由此产生的气液接触面与壁2之间的间距恒定。

气体保持层10包括多个突出元件26，突出元件26由疏水性材料组成或涂覆有疏水性材料。突出元件26可以沿着纵向l以规则或不规则的间隔配置于气体保持层10。经由可透气层片12出来的气体由突出元件26保持在位于突出元件26之间的容积中，使得液体4实质上不能进入形成于突出元件26之间的容积中。特别地，防止液体4润湿可透气层片12。图1示出的突出元件26具有塔式结构，这特别有利地容易生产。然而，不言而喻的是突出元件26的其他设计也能够产生期望的效果。突出元件26的进一步的有利设计在图3和图4中示出。

图2示出物体的壁2上的表面覆盖体6的配置的又一实施方式的截面。气体保持层10包括呈稀疏毛发状的多个突出元件26，所述突出元件26具有大约1μm到大约100μm的直径并且由疏水性材料形成。气体保持层10的突出元件26一体地连接到气体保持层10的基部10c。气体保持层10的面向物体侧10b配置于和/或紧固到物体的壁2。将气体保持层10紧固到壁2可以例如通过使用粘接剂的粘接实现。此外，气体保持层10优选地也可以凭借被施加到壁2并且以气体保持层10的形式固化在壁2的实质上液体的材料形成。

图2示出的实施方式包括借助于呈管道形式的气体供给装置14被流体连接到可调节的气体源18的排气装置28。借助于阀20、调节装置22并且优选地借助于传感器装置24调节或控制经由排气装置28被供给到气体保持层10的气体量的调节。这里，与参照图1说明的实施方式类似地进行控制或调节。

借助于排气装置28，气体被导入形成在突出元件26之间的中间空间。不言而喻的是，从排气装置28出来的气体能够沿着纵向l流过形成在突出元件26之间的中间空间。由于图2示出的实施方式具有配置于壁2的避开液体侧的气体源18，所以气体供给装置14在至少一点处延伸通过壁2。不言而喻的是，气体供给装置14可以不仅在壁2的面向液体侧还在壁2的避开液体侧沿着纵向l延伸以供给多个排气装置28。因此，壁2可以具有多个通道开口，其中壁2中的各个通道开口均被分配排气装置28。由此有利的是，气体能够在一区域中供给到气体保持层10。

图3的a)至图3的f)示出突出元件26的不同形式。突出元件例如可以具有对应于宿生槐叶萍水生蕨类植物的叶片上的毛的形式。所述突出元件26包括从基部10c实质上以直角突起的茎26a，从该茎的茎头26b延伸彼此分开并且端部在公共顶端26d处接合在一起的多个分支26c。归因于该突出元件26的外观，这也被称为打蛋器形状。

图3的b)示出呈皇冠形的突出元件的可选设计，所述元件具有一对、两对或更多对凹凸形式的茎26a，所述茎通过第一端部区域连接到基部10c并且通过位于相反侧的端部区域沿着实质上垂直于基部10c的方向延伸，其中，所述端点之间的间隔小于茎26a的茎中部处之间的间隔。

图3的c)示出直径大约1μm至大约100μm、优选地大约10μm至大约50μm的稀疏毛发形式的多个突出元件26。

图3的d)示出呈塔形式的突出元件26，所述塔在剖视图中具有实质上矩形形式。然而，塔也可以具有实质上圆柱形的、椭圆形的、棱柱形的或类似的形状。

图3的e)示出呈毛发形式的突出元件26，所述毛发在毛发26的位于基部10c的相反侧的端部处具有球形顶端26f。

图3的f)示出具有实质上截头体(frustum)形状的突出元件26，所述截头体在截头体的顶端处具有球形顶端26f。不言而喻的是，在图3e)和图3f)示出的实施方式中，也可以设置呈椭球体形式的顶端。

图4的a)至图4的f)示出与图3的a)至图3的f)示出的突出元件实质上对应的变形突出元件26。然而，图4的a)至图4的d)示出的实施方式中的突出元件26具有亲水性表面区域26e。亲水性表面区域26e优选地配置或形成在突出元件26的表面的中央区域。亲水性表面区域26e特别地被突出元件26的疏水性表面区域包围。亲水性表面区域26e有利地适用于实现保持在气体保持层10中的气体和所接触的液体4之间的接触表面定位于亲水性表面区域26。以此方式，进一步有利的是能够防止所述位置处的气体和液体之间的接触表面的脱离，使得能够减少从气体保持层10损失的气体。

图4的e)示出呈毛发形式的突出元件26，所述毛发在毛发26的位于基部10c的相反侧的端部处具有球形顶端26f，其中亲水性区域26e形成于球形顶端。不言而喻的是，球形顶端也可以全部为亲水性形式。

图4的f)示出具有实质上截头体形状的突出元件26，所述截头体在截头体的顶端具有球形顶端26f，其中亲水性区域26e形成于球形顶端。不言而喻的是，球形顶端也可以全部为亲水性形式。进一步不言而喻的是，在图4的e)和图4的f)示出的实施方式中，也可以设置呈椭球体形式的顶端。

图5示出配置于壁2的表面覆盖体6的又一实施方式的截面。与图2所示的实施方式类似，图5所示的实施方式具有连接到延伸通过壁2的气体供给装置14的排气装置28。通过面向物体侧10b配置于和/或紧固到壁2的气体保持层10包括压凹部30代替突出元件。压凹部30在气体保持层10的面向液体侧包括通道开口，其中通道开口32的直径优选地小于压凹部30的直径。特别地，压凹部30可以是实质上球形形式。然而，不言而喻的是压凹部30也可以是多边形或椭圆形形式。

其中形成有压凹部30的气体保持层10的材料是疏水性材料。然而，不言而喻的是气体保持层10中的压凹部30的内壁也能够涂覆疏水性材料。

通过排气开口28出来的气体能够被存储或保持在气体保持层10的压凹部30中。由于气体和所接触的液体4之间的接触表面处的表面张力，气体和液体之间的接触表面突出超过气体保持层10的固体材料的表面，也就是说超过通道开口32的区域。以此方式，气垫至少在压凹部30的区域形成于液体4和壁2之间、或液体4和气体保持层10的固体材料之间。

图6示出图5中所示的实施方式的变形形式，其中相同元件由相同附图标记表示。气体保持层10中形成的压凹部30在压凹部30的内壁上具有疏水性涂层34，使得气体保持层的固体材料不需要全部由疏水性材料组成。气体和液体之间的接触表面以类似于图5所示的实施方式的方式形成。

为了进一步使在液体和气体保持层10的固体材料之间的接触表面处沿着纵向l的液体流的流阻最小化，气体保持层10可以至少局部地具有表面涂层36，所述表面涂层36具有粘着力减小材料。表面涂层例如可以包括微米粒或纳米粒，所述微米粒或纳米粒形成从大约10nm到大约10μm的范围的限定的表面粗糙度。此外，表面涂层也可以具有特氟龙或纳米特氟龙的连续涂层，涂层厚度大约0.15nm到大约500nm。此外，为了形成表面结构，表面涂层36优选地可以包括由聚合物、pdms、硅、二氧化硅、氢氧化硅、金属(特别地钢和钢纤维)以及环氧树脂组成的微粒。

图7示出由类似的突出元件26、27组成的结构，其中突出元件26、27具有不同的尺寸。因此，突出元件27可以从基部10c在液体4的方向上比突出元件26突出大约1.1倍到大约2倍。这有利地导致气液界面的两个结构面。所述结构有利地具有防止保持在气体保持层10中的气体在气体保持层10的多个区域中完全消除的效果。

在液体4沿着纵向l的流速低的情况下或在液体4相比气体保持层10内的气压具有小正压的情况下，气液边界实质上沿那些从壁2比突出元件26更远地突出的突出元件27的顶端区域27d的包络线的形状延伸。这有利地使实质上仅由突出元件27承载或支撑的实质上连续的空气层上升。液体4和壁2之间的摩擦力被有利地大大减小，例如减小到小于气体保持层10中没有气体的情况下的摩擦力值的5％的值。然而，在该状态下，倘若保持在气体保持层中的气体5和邻接的液体4之间的压力波动，则气体保持层10表现出轻微的发生气体损失的趋势。换言之，气泡逸出所需的或气泡的脱离所需的每单位面积的力或每单位面积的活化能较低。

图8示出气体从气体保持层10损失之后的图7所示的实施方式。气液边界现在实质上沿着在液体4的方向上突出较小程度的那些突出元件26的包络线。气体保持层10的由突出元件26之间的中间空间形成的各气体填充区域由现在局部地突出到液体4中的突出元件27界定。特别地，能够通过突出元件27防止气体在由突出元件27形成的各区域之间的交换。

在该状态下流阻的减小仍然是显著的，但是与图7所示的状态相比大幅度地减小。然而，通过气体保持层10中的气体5，基部10c仍然实质上完全地(也就是说大约90％到98％)与液体4在空间上隔开。有利地，通过液体4的流动将更多的气体5从气体保持层10移除所需的力在图8所示的状态大于在图7所示的状态。由此有利的是下述情况，在初始气体从气体保持层10损失之后，防止较大量的气体从气体保持层释放。

如果例如由于气体和邻接的液体4之间的非常大的压力波动而使另外的气体从气体保持层10损失，小体积的气体保持在突出元件26之间的疏水性凹槽中。以此方式，尽管气体层相对于沿着纵向l流动的液体4的流阻的摩擦力减小效果被减小，但是有利的是下述情况：基部10c的最多大约10％的表面与液体4直接接触，使得壁2或基部10c和液体4之间仍实质上完全隔开。

图9和图10示出图7和图8中的表面覆盖体6的变形实施方式。因此相同的元件由相同的附图标记表示。突出元件26、27另外地包括亲水性表面区域26e、27e，所述亲水性表面区域26e、27e可以提高液体和气体之间的界面到相关的突出元件26、27的粘着，特别地到突出元件26、27的顶端区域26d、27d的粘着。气液边界的该局部固定也被称为“锁定”(pinning)，使得亲水性表面区域26e、27e也能够被称为“锁定中心”。下述情况是有利的：通过设置亲水性表面区域26e、27e，增大了气泡从气体保持层10脱离所需的每单位面积的力，使得能够减少从气体保持层10损失的气体。这进一步有利地导致气体保持层10处的流阻减小，并且导致改善了液体4和基部10c或壁2之间的分离。

进一步有利的是，又一亲水性表面区域(未示出)能够形成于突出元件26e、27e之间的基部10c。所述亲水性表面区域防止已累积在与基部10c邻近的区域中的气体的脱离或流出。已累积在基部10c处的所述气体有利地用作最终气体存储器，该最终气体存储器很难消除并且特别地覆盖基部10c的或壁2的大约60％到大约98％的表面并且由此将被覆盖的表面与液体4分开。以此方式还有利地实现通过小气体体积实质上完全防止壁2的表面氧化或腐蚀。下述情况是进一步有利的：保持在基部10c处的气体残留作为借助于气体供给装置(例如图1、2、5、6所示)复原气体层的核心。

不言而喻的是，突出元件的三个或更多的层次结构也能够形成在气体保持层10。换言之，除了图7至图10示出的突出元件26、27以外，可以设置从基部10沿液体4的方向比突出元件27更加突出的另外的突出元件。

不言而喻的是，突出元件26、27可以在空间上以规则、准规则或随机方式分布在气体保持层10。进一步，用作气窝也就是说气体存储器的压凹部或材料去除凹部可以设置在多个位置。同样适用的、具有一定粗糙度的表面涂层是多孔表面，所述表面涂层的位于表面的孔能够用作压凹部或气窝。例如，图5和图6的压凹部30也可以凭借由多孔材料组成的基部c而形成，其中孔在通道开口32的区域处连接到基部10c的外部。

在突出元件26、27被构造为沿液体4的方向突出多种不同的长度的情况下，特别优选的是在图7和图9中确定气液界面位置的较长突出元件也具有较低的面密度(每平方厘米的突出元件27的数量)。相比之下，在气体保持层已经损失了相当的气体量的情况下(如图8和图10所示)确定气液界面的那些突出元件26优选地具有较高的面密度。进一步优选的是，所述突出元件26具有相对小的直径并且具有尺寸或直径相对小的亲水性表面区域(如果设置了亲水性表面区域的话)。

优选的是由超疏水性材料组成或具有疏水性或超疏水性表面的突出元件26、27能够凭借突出元件26、27的通过下述手段被涂覆的表面而设置有亲水性表面区域，所述手段包括：通过纳米材料的涂覆或生长，并且随后或同时利用疏水性、非极性端基团或聚四氟乙烯基团而使由此形成的纳米粗糙度表面疏水，或者通过吸收聚四氟乙烯基分子或其他非极性或疏水性分子或脂肪或有机油或无机油而使由此形成的纳米粗糙度表面疏水。所述疏水性区域能够随后通过与等离子相互作用以针对性的方式被制为疏水性较弱。疏水化被减小的那些区域，换言之被给予的亲水性功能的那些区域可以例如是顶端、毛发端部、最高的突起、突出角部、顶端和边缘、粗糙表面等。

如果突出元件26、27的表面导电，例如如果导电性聚合物被用于形成突出元件26、27，则放电可以用于减弱疏水化，所述放电由于尖端效应优选地精确地发生在尖端处、最强曲率处和最远的突出表面点，精确地说就是亲水性表面区域优选地应该配置的位置。借助于所述放电，疏水性保护层在放电点被局部地破坏，使得形成相对于突出元件26、27的疏水性区域较亲水性的表面区域。

图11示出由实质上均一尺寸的突出元件26组成的结构，其中，气体保持层10具有粗糙表面38，所述粗糙表面38优选地在基部10c的区域和突出元件26的区域都形成有均一的粗糙度。因此，粗糙表面的结构优选地可以具有比突出元件26的尺寸小大约5倍到大约20倍的尺寸。粗糙表面也可以具有从大约10μm到大约3mm范围的多模式粗糙度分布，其中特别地，突出元件26可以被认为是粗糙度分布中最大的粗糙度。

如已经参照图7到图10说明的，这有利地使气液界面的两个或更多的结构平面升高。参照图7到图10所作的说明类似地应用到图11示出的实施方式。粗糙表面38有利地具有防止保持在气体保持层10中的气体在气体保持层10的多个区域中完全消除的效果。

进一步优选的是突出元件26可能具有亲水性表面区域26e，所述亲水性表面26e可以提高液体和气体之间的界面到相关的突出元件26的粘着。不言而喻的是，粗糙表面38可以具有规则的、准规则的或随机的空间表面结构。

图12的a)到图12的c)示出与图11所示的实施方式类似的实施方式。在图12的a)所示的状态中，气体保持层10完全地填充有气体5。在气体从气体保持层10发生损失之后，气液界面移动为如图12的b)所示。作为气体进一步损失的结果，气液界面移动为如图12的b)所示。作为气体损失的结果，尽管壁2相对于流动的液体4的流阻增大，但是实质上防止了液体直接接触气体保持层10或壁2，由此例如使壁2免受液体的腐蚀影响。

图13的a)和图13的b)示出纤维40，纤维40的疏水性表面设置有突出元件26、27。这里，图13的a)示出图1中也示出的突出元件26的结构或配置。图13的b)示出图9和图10也示出的突出元件26、27的结构或配置。纤维40因此具有参照所述附图说明的特性。突出元件可以选择性地设置有亲水性区域26e、27e。纤维40可以用作表面覆盖体的气体保持层的突出元件并且与表面覆盖体的气体保持层形成一体。

图14的a)和图14的b)示出分别具有与图13的a)和图13的b)所示的结构对应的环状结构的突出元件26、27的纤维40。也可以选择性地将亲水性区域26e、27e形成在沿着纤维40的周围延伸的环26、27上。

图15示出纤维40，纤维40的疏水性粗糙表面38具有如图11所示的结构或配置。

图16a至图16d分别示出气体保持层10的突出的疏水性元件26的优选二维配置的立体图。

图17a示出图16a所示的优选二维配置的平面图。

突出元件26被设计为呈图3的a)所示的形式。然而，不言而喻的是突出元件也可以具有任意其他适宜的设计，例如图3和图4所示的设计。

如图16a和图17所示，突出元件26的二维配置被分成各子区域44(所谓的隔间)，其中气体保持层10的各个子区域44均包括多个突出元件26。各子区域44优选地通过流体不可渗透的分隔物42关于邻接的子区域44被界定或关于环境被界定。流体被理解为是指气体、液体以及气体和液体的混合物。因此，分隔物42防止液体或气体在子区域44之间流动。特别地，在两个邻接的子区域44之间出现压差时，分隔物42有利地防止气体从一个子区域44流出到邻接的子区域并且与所接触的液体有关的流阻由此被局部地增大。

特别地，防止下述情况：通过流入气体超出子区域44的气体容量地对子区域44填充气体，气体由此进入液体并且由此损失。

分隔物42优选地可以由与突出元件26相同的材料形成。特别地，气体保持层10可以与突出元件26和分隔物42一起形成或形成为单一件。进一步优选的是子区域44的分隔物42与子区域44中包含的突出元件26高度实质上相同。进一步优选的是突出元件26具有亲水性表面区域26e和/或分隔物42具有亲水性表面区域42a。

如图16b所示，也可以将突出元件26设置为全部是疏水性形式，而流体不可渗透的分隔物42具有亲水性表面区域42a。

可选地，分隔物42也可以全部地或局部地由亲水性材料形成，如图16a所示，然而突出元件26可以全部地是疏水性或可以(以图16c未示出的方式)具有亲水性表面区域26a，对应于图16a所示的突出元件26。例如，可以如下地设置：仅分隔物42的那些面朝液体的表面具有亲水性形式或设置有亲水性涂层。

最后，如图16d所示，分隔物42也可以形成整个的子区域44。换言之，子区域44没有包括突出元件。子区域44的基部44a优选地具有疏水性表面。分隔物可以整体地或局部地具有亲水性形式。例如，可以如下地设置：仅分隔物42的那些面朝液体的表面具有亲水性形式或设置有亲水性涂层。特别地，分隔物42在面状的或线状的亲水性区域形成在顶部边缘的情况下可以具有实质上疏水性形式，也就是说，在分隔物42的面朝液体的那些表面上，优选的是下述情况：所述亲水性区域是连续的或不被一个或更多个疏水性区域打断，从而以有效的方式防止两个邻接的子区域44之间的甚至越过分隔物42的顶部边缘的气体交换。分隔物在该情况下可以包围子区域44的独立的容积，使得气体被保持在所述子区域44内并且实质上不能逸出到邻接的子区域中。

不言而喻的是，突出元件26的多种实施方式可以以任何期望的方式与分隔物42的多种实施方式组合以形成(独立的)子区域44。

特别地，选择性地具有一个分隔物42或多个分隔物42的至少一个子区域44可以形成为能够被紧固到物体的块材(tile)或板材(slab)。特别地，块材或板材(这些在下文中也被称为空气块材)可以具有多于1000、多于10,000或多于100,00个的多个子区域44。有利的是任意尺寸的壁可以装备有或覆盖有具有空气保持层的多个这样的块材或板材，这进一步有利地产生了灵活组装并且具有需要提供仅少量不同块材或板材的效果。

子区域44成形或形成并且附接到物体，使得子区域44的纵向跨度在竖直方向上比在垂直于竖直方向的水平方向上小。特别地，如果子区域44被紧固到船的外壳，则当船在(实质上水平)行驶时，纵向跨度有利地在重力(竖直)方向上比在水流方向上小，这是因为包含在气体保持层中的气体由于分隔物42的较小的间隔，所以两个邻接的子区域44之间的压差变小。同时，分隔物42之间的在水平方向上较大的间隔允许在水和船之间产生摩擦力处的亲水性区域最小化。

由此如图17a所示，子区域44优选地具有矩形形式。

然而，不言而喻的是，子区域44也可以优选地具有六边形或蜂巢形状、三角形、正方形或一些其他形式。图17b示出分隔物42被配置为形成正方形子区域44的优选实施方式的平面图。图17c示出具有相等长度的分隔物42被配置为形成六边形子区域44的优选实施方式的平面图。图17d示出分隔物42被配置为形成长蜂巢形状或长六边形子区域44的优选实施方式的平面图。

用于保护液体下表面的涂层

总的来说，一方面说明了通过使用在液体下保持气体层的涂层用于实现液体下表面的抗污损作用、免受腐蚀和化学侵袭的方法。

例如船、管道、窗、测量仪器、水容器等的表面可以附加地装备有涂层，所述涂层通过有毒的或含杀虫剂的层或者通过其他添加剂赋予化学或生物抗污损作用。优点在于下述事实：活性物质仅当需要时才被释放，具体地为当表面暂时没有被气体层覆盖并且与水或海洋有机体接触时才被释放。以此方式，有毒的或杀虫剂添加剂几乎不发生释放，具体地仅当需要时发生释放，结果每单位时间和面积释放到例如海水或淡水的液体中的有毒物质的量能够减小很多数量级，这进而具有两个有利效果：

(i)有毒的和杀虫剂物质的释放在不减少抗污损作用的情况下被大幅度地减小，以及

(ii)结果，所述物质在被耗尽之前在船的油漆面层或在涂层中的储备时间持续到抗污损作用的减弱也被大幅度地延长的程度，由此也延长了船和其他设施的保养周期。特别地在石油钻井平台、离岸风电场和其他难以接近的对象的情况下这是巨大的优点。

抗污损作用能够通过使用水下的空气保持层或更通常的气体保持层自身来获得，或者通过使用水下的空气保持层或更通常的气体保持层经由气体层与有毒的或作为杀虫剂的或者借助于其他一些手段对生物污损具有效果的气体或气雾剂的添加剂组合来获得。

气体层自身已经形成了防止海洋有机体栖息的障碍。这特别地应用到细菌、硅藻、单细胞有机体和形成所谓的粘液或造成微污损以及经常形成较大有机体栖息的基础的微生物的栖息。如果例如船等的表面被空气层包围并且没有与水接触，则所述有机体的栖息和繁殖由此不再可能。

例如船、管道、窗、测量仪器、水容器等的表面可以附加地装备有涂层，所述涂层通过有毒的或含杀虫剂的层或者通过其他添加剂赋予化学或生物抗污损作用。优点在于下述事实：活性物质仅当需要时才被释放，具体地为当表面暂时没有被气体层覆盖并且与水或海洋有机体接触时才被释放。以此方式，有毒的或杀虫剂添加剂几乎不发生释放，具体地仅当需要时发生释放，结果每单位时间和面积释放到例如海水或淡水的液体中的有毒物质的量能够减小很多数量级，这进而具有两个有利效果：

(i)有毒的和杀虫剂物质的释放在不减少抗污损作用的情况下被大幅度地减小，以及

(ii)结果，所述物质在被耗尽之前在船的油漆面层或在涂层中的储备时间持续到抗污损作用的减弱也被大幅度地延长的程度，由此也延长了船和其他设施的保养周期。特别地在石油钻井平台、离岸风电场和其他难以接近的对象的情况下这是巨大的优点。

船和其他水运工具以及水上技术设施、壁、结构等的由于生物系统的生长导致的污损在淡水和海水两者中都是重要的技术问题。在船的污损的情况下，由于下述事实而使船的污损恶化：污损大幅度地增大了船在水中的摩擦力并且由此也增大了油耗。为了免受所述污损而为船等装备有毒的涂料、漆和涂层的在先解决方案由于环境保护的原因而不再被接受并且日益被禁止，这是因为可以证明这些高毒性的船用涂层将大量的有毒物质和复合物特别地是重金属和重金属复合物释放到海水中。

然而，还没有找到提供免受生物污损的足够保护的无毒物质。甚至在将来找到所述物质的几率也可能是较低的，这是因为，一方面，该系统应当防止海洋有机体的生物污损，但是与此同时，为了不伤害海和沿海地区的动物群和植物群，所述系统特别地不能由于自身作用而伤害海洋有机体。由此所面临的问题可能构成固有的矛盾。由此需要寻找选择性地妥协于表面上的水生有机体和海洋有机体而不对周围的淡水或海水的生态系统中的有机体造成严重伤害的途径。本发明提出了用于所述意图的一个技术解决方案。

由于一方面应当阻碍企图栖息在船上或淡水和咸水中的其他技术设备表面的海洋有机体和其他生命有机体的栖息并且对其进行打击，但是该措施应当非常有选择性地仅作用在所述表面而不应当伤害其他位置处的生物有机体或海洋有机体，所以不言而喻的是使用仅仅与要保护的表面及其最接近的附近相关的局部措施。

利用根据本发明的方法和根据本发明的装置，如下地解决所述技术问题：由于技术上可能将气体层保持在水下表面上并且经由织物、多孔层或小开口或喷嘴以针对性方式将气体引入所述层，所以不言而喻的是，在规则或不规则的时间间隔或者当需要时(也就是说在生物污损开始或出现时)，利用气体保持表面或所述类型的层装备要保护的表面，以将打击所述污损的气体或气雾剂(带有对应的活性溶液颗粒)经由表面引入气体层。特别地，如果气体或气雾剂仅轻微地溶解于水或如果复合物在一定时间之后分解成无毒成分或仅在高浓度中有毒或如果简单地使用co2来窒息已经栖息在船的表面上的海洋有机体，则所述处理方法对生态系统没有负作用。所述处理方法和定量给料在该情况下可以手动或自动地进行。

可选的变形和特征涉及：

●在定量或不定量评估污损程度的情况下，与用于自动探测生物污损的程度和/或类型的传感器部件和/或照相机的组合。

●在定量或不定量评估污损程度的情况下，与用于自动探测和定位生物污损的空间地选择传感器部件和/或照相机的组合。

●选择性地在污损已经发生或开始的位置处，活性气体或气雾剂的空间选择排放的可能性。

●取决于污损的强度和类型的空间地选择定量给料的可能性。

●用于空间地解决气体层中气体成分的探测或活性物质浓度的探测的气体传感器。

●通过从层中提取气体或气雾剂，与质谱分析、红外光谱分析、凝胶色谱法、气相色谱法协同的气体分析，用于空间地解决和/或时间地解决气体层中的成分和/或活性物质浓度的分析。

●为了在任何时候和所有地点保持在指定的极限值之下、在任何时候和所有地点可靠地满足所有的环境要求，并且在需要立即停止供给活性气体或气雾剂的任意时间手动地，优选自动地，停止所述处理而对溶解于周围的水中的气体或气雾剂的组分进行的补充分析。

通过与有毒材料、添加剂和表面涂层组合地使用水下空气保持层也可以实现抗污损作用的达成。

船和其他水运工具以及水上技术设施、壁、结构等的由于生物系统的生长导致的污损在淡水和海水两者中都是重要的技术问题。在船的污损的情况下，由于下述事实而使船的污损恶化：污损大幅度地增大了船在水中的摩擦力并且由此也增大了油耗。为了免受所述污损而为船等装备有毒的涂料、漆和涂层的在先解决方案由于环境保护的原因而不再被接受并且日益被禁止，这是因为可以证明这些高毒性的船用涂层将大量的有毒物质和复合物特别地是重金属和重金属复合物释放到海水中。

然而，还没有找到提供免受生物污损的足够保护的无毒物质。甚至在将来发生找到所述物质的几率也可能是较低的，这是因为，一方面，该系统应当防止海洋有机体的生物污损，但是与此同时，为了不伤害海和沿海地区的动物群和植物群，所述系统特别地不能由于自身作用而伤害海洋有机体。由此所面临的问题可能构成固有的矛盾。由此需要寻找选择性地妥协于表面上的水生有机体和海洋有机体而不对周围的淡水或海水的生态系统中的有机体造成严重伤害的途径。本发明提出了用于所述意图的一个技术解决方案。

由于一方面应当阻碍企图栖息在船上或淡水和咸水中的其他技术设备表面的海洋有机体和其他生命有机体的栖息并且对其进行打击，但是该措施应当非常有选择性地仅作用在所述表面而不应当伤害其他位置处的生物有机体或海洋有机体，所以不言而喻的是使用仅仅与要保护的表面及其最接近的附近相关的局部措施。

高效地防止水生有机体或海洋有机体的污损的船用涂层已经存在。所述涂层的问题不是在于它们有毒这一事实，因为它们必须或至少应当有毒以有效地防止海洋有机体的栖息。所述涂层的问题而是在于下述事实：作为持续的长期与水接触的结果，有毒的复合物和重金属进入海水中。

根据本发明的方法以及根据本发明的涂层提出下述问题：维持了有效防止污损的涂层，抗污损作用由此被确保并且得到技术上的证明。不仅可以使用新研发的抗污损涂层而且还可以使用过去几年和几十年已经被证明了的涂层。然而，凭借具有空气保持或气体保持表面形式的抗污损涂层的表面，由此水根本不与带有抗污损涂层的表面接触，防止了所述涂层释放到周围的水并且由此释放到周围的生态系统，这是因为特别地甚至在操作条件下也持续存在的永久的空气层或气体层位于可能有毒表面和水之间。倘若峰值负荷导致气体损失，则在方法的优选变形中所述层被回充有气体(“再生”)：根据平行提交的发明，所述类型的气体层被保持在水下的表面以及气体经由织物、多孔层或小开口或喷嘴以针对性方式被引入所述层在技术上是可能的。由此，倘若气体损失，则层能够立即再次再生。“跨越”或维持空气层的毛发、纤维、柱体、脊状突起(spine)或尖状物(spike)等可以但是不必绝对地给自身赋予抗污损作用或通过它们的涂层赋予抗污损作用。

可选的变形和特征涉及：

●与用于监测空气损失的自动的，优选地空间上选择性的，传感器部件的组合。

●与具有自动的，优选地空间上选择性的，补给装置的所述类型的传感器部件的组合，从而确保气体层持续存在并且防止海水和抗污损涂层之间的持续接触。

●为了在任何时候和所有地点保持在指定的极限值之下、在任何时候和所有地点可靠地满足所有的环境要求，而对涂层的溶解于周围的水中的有毒组分进行的补充分析。

●所述方法和所述装置甚至在淡水中的使用。

●甚至利用包含毒剂、抗菌素、杀虫剂、重金属的和其他的漆、涂层以及涂料的所述方法和所述装置的使用。

●甚至利用无毒的漆、涂层和涂料的所述方法和所述装置的使用。

●还用于减小船、小艇等的摩擦力的气体层的使用。

●根据本发明的所述技术、方法和装置在淡水、微咸水或海水中的使用。

●根据本发明的所述技术、方法和装置的不仅用于船的表面还用于与水接触的其它技术组件的内外表面、用于对应的水下的壁、结构等以及用于管线、浴室等的使用。

通过使用水下的空气保持层达到抗污损作用可以单独地由于气体层的作用而实现，或者与表面的超声、机械运动和变形、激波、反复的热处理(例如通过电加热导电的毛发、织物等)、或者紫外线处理、或者包括在水或咸水或海水的电化学分解时产生的气体的电脉冲组合而实现。

船和其他水运工具以及水上技术设施、壁、结构等的由于生物系统的生长导致的污损在淡水和海水两者中都是重要的技术问题。在船的污损的情况下，由于下述事实而使船的污损恶化：污损大幅度地增大了船在水中的摩擦力并且由此也增大了油耗。为了免受所述污损而为船等装备有毒的涂料、漆和涂层的在先解决方案由于环境保护的原因而不再被接受并且日益被禁止，这是因为可以证明这些高毒性的船用涂层将大量的有毒物质和复合物特别地是重金属和重金属复合物释放到海水中。

然而，还没有找到提供免受生物污损的足够保护的无毒物质。甚至在将来发生找到所述物质的几率也可能是较低的，这是因为，一方面，该系统应当防止海洋有机体的生物污损，但是与此同时，为了不伤害海和沿海地区的动物群和植物群，所述系统特别地不能由于自身作用而伤害海洋有机体。由此所面临的问题可能构成固有的矛盾。由此需要寻找选择性地妥协于表面上的水生有机体和海洋有机体而不对周围的淡水或海水的生态系统中的有机体造成严重伤害的途径。本发明提出了用于所述意图的一个技术解决方案。

水下空气保持表面或气体保持表面的使用构成了这里提出的方法和根据本发明的装置的基础。根据平行提交的发明，由于气体层被保持在水下的表面并且气体经由织物、多孔层或者小开口或喷嘴以针对性方式被引入所述层在技术上是可能的，所以不言而喻的是，利用气体保持表面或所述类型的层装备要保护的表面并且简单地通过气体层自身初始地对生物系统与要保护的表面之间的接触进行抑制。然而，需要这种机械接触作为粘着的起始点，然而，通过空气或气体层防止这样的机械接触。

然而，如果因为例如撞击、强烈的摩擦等原因出现这样的接触以及最终地污损，为了避免使用环境有害的化学品，则用于物理上抗击海洋有机体的进一步措施可以附加地以规则或不规则的时间间隔或根据需要被实施，也就是说在生物污损来临或出现时被实施，其中两个方法特别有利：(i)通过弹性毛发的运动、通过激波和通过超声，机械减少和消除海洋有机体和它们所附着的表面之间的粘着接触，以及(ii)用来热破坏粘着细胞层的局部加热(特别地是电阻或通过感应或通过微波或所述方法的组合的局部加热)。

在所述方法的优选变形中，具有将空气保持在表面上的效果的结构(毛发、纤维等)具有导电形式并且被直接加热。可选地或除此以外，对于表面(特别是与本专利平行提交的发明中要求保护的通气组织)来说可以具有导电形式并且用于局部加热。

在所述方法的又一变形中，例如紫外光的辐射可以用于与空气保持表面组合。

可选的变形和特征涉及：

●金属制表面结构的使用。

●所述方法和所述装置的甚至在淡水中的使用。

●甚至利用包含毒剂、抗菌素、杀虫剂、重金属的和其他的漆、涂层以及涂料的所述方法和所述装置的使用。

●甚至与无毒的漆、涂层和涂料一起的所述方法和所述装置的使用。

●还用于减小船、小艇等的摩擦力的气体层的使用。

●船表面的全部或部分的涂层。

●根据本发明的所述技术、方法和装置在淡水、微咸水或海水中的使用。

●根据本发明的所述技术、方法和装置的不仅用于船的表面还用于与水接触的其它技术组件的内外表面、用于对应的水下的壁、结构等以及用于管线、浴室等的使用。

换言之，本申请的(优选的)主题可以如下地说明：

主题1涉及一种涂层，其用于防护长期不变地或间歇地全部或部分暴露到液体的表面或界面免受腐蚀、化学侵蚀和/或(生物)污损，所述涂层的特征在于，所述表面或界面被涂布成将连续的或不连续的、长期不变或间歇地存在于液体下的气体层保持在液体下，并且所述气体层保护所述表面免受所述腐蚀、所述化学侵蚀和/或所述(生物)污损。

主题2涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，污损防护涉及生物污损，特别是藻类、贝类和/或其他海洋有机体的微污损、大型污损、侵蚀的形式或者这些形式的组合。

主题3涉及一种根据主题1或2的涂层，其特征在于，长期不变地或间歇地全部或部分由所述气体层自身覆盖的被使用的涂层包括杀虫剂、tbt、铜、银、重金属或金属复合物或金属配合物或合金或其他减少污损的组分或混合物，并且所述物质的释放速率(所述物质每单位时间和每单位面积释放的量)被所述气体层减小。

主题4涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，用于防护表面的所述涂层被应用到船、快艇、小艇和其他水运工具的表面或者被应用到安置于海的技术设施和结构，特别地石油平台、离岸风机、钢结构、混凝土结构或者以位置固定或位置不固定方式安置于海或淡水中的其他技术设施，间歇地或长期不变地在水下或被水冲刷的浮标、管道和缆线、驱动装置、船表面、船推进器和控制装置、窗等，船用舵、探照灯和其他发光的光学功能单元。

主题5涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，连续或不连续、长期不变地或间歇地存在的气体层的气体是空气、氮气、氧气、二氧化碳、氩气、氦气或这些气体的混合物，和/或所述液体是水、咸水、海水或酒精、水溶液或酒精溶液。

主题6涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，所述涂层包括表面结构、柱、毛发、钉。

主题7涉及一种根据主题1或6的涂层，其特征在于，涂层表面结构、柱、毛发、钉或其他结构具有0.02mm至2mm的高度并且具有带有或不带有亲水性的小块表面、端面或侧面的疏水性表面。

主题8涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，气体保持涂层被应用到管线或用于化学反应的反应器皿的外部或内部或者用于存储液体的容器的内部。

主题9涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，利用槐叶萍效应、松藻虫效应或借助于分层构造的表面保持空气。

主题10涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，不连续的气体层由规则、部分规则或不规则地配置在表面涂层上的气泡组成。

图18示出气体保持层的优选设计，所述气体保持层具有多个疏水性突起，所述疏水性突起可选地具有亲水性顶端区域，所述亲水性顶端区域在操作性使用期间面朝水。气体保持层配置于漆上，所述漆可选地包括杀虫剂或铜。

用于获得液体下气体层的装置

总的来说，一个方面说明了液体下的表面上的气体层，所述气体层对于在船、管线的情况下的摩擦力的减小以及对于防护表面免受起雾、(生物)污损、腐蚀和化学侵蚀具有很大的技术意义。

借助于适当的表面结构，可以使粘着到表面的气体层或气泡在液体下被夹带。问题在于所述类型的气体层仅稳定有限的时间然后就不复存在。该问题通过能够回充气体的层来解决。

根据一个方面，本申请结合了如下结构：

(1)将气体层或气泡保持在液体下的结构层，具有

(2)回充系统，其由以下部分组成：例如(i)气体供给线路或管道以及管嘴或微管嘴或者(ii)多孔膜、纺织品、织物系统、毡系统或纤维系统或烧结层或者(iii)凭借例如被表面毛发或优选地具有液体排斥表面的表面结构捕获的、由溅射反应器产生的(用显微镜可见的)气泡的气体回充，并且具有

(3)回充装置，其由以下部分组成：例如(i)气泵或(ii)自回充部件，其例如利用由于物体相对于液体移动或由于流动产生的负压，或(iii)溅射反应器，其用于随后被构造的表面捕获的气泡的外部产生。

由于从气体层损失的气体能够被再次回充，所以气体层被维持，并且在长期基础上执行其期望的功能。在一个变形中，通过传感器测量回充需求，并且自动地执行利用气体的层回充。

在各个情况下，通过使用在液体下保持气体层或气泡层或气窝的涂层，水下表面上的空气层对于例如并且特别是在船的情况下的摩擦力减小以及在管线系统和管线中为了防止在液体下的表面上的沉积和形成不期望的衬层(lining)的目的、以及对于获得液体下表面的抗污损作用、腐蚀防护和化学侵袭防护具有很大的技术意义。

如果表面被浸泡在出自气态氛围的液体下，例如浸泡在出自空气的液体下，则借助于适当的表面结构，可以使用纺织品、结构的和/或功能化的涂层(例如利用基于水蜘蛛或宿生槐叶萍或松藻虫等示例在生物学上得到灵感的涂层)在液体下夹带气体层，所述气体例如是空气。问题仅在于典型地1μm至1mm厚的所述空气层粘着到表面仅持续有限的时间，然后所述气体层就不复存在，通常呈气泡从气体层散发的形式。

本发明现在凭借根据本发明的装置解决所述问题，其中本发明组合了下面的三项中的至少两项：

(1)将气体保持在液体下的结构层或将气泡或气窝保持在液体下的结构层(参见图19至图21)，具有

(2)回充管道系统，其由以下部分组成：例如(i)用于供给气体的供给线路或管道以及管嘴或微管嘴，或者(ii)多孔膜、纺织品系统、织物系统、毡系统、絮凝物系统或纤维系统或烧结层或(iii)通过例如由溅射反应器产生的气泡或微气泡用的捕获装置回充的表面，所述捕获装置例如由表面毛发或具有液体排斥表面的结构组成，所述液体排斥表面具有或不具有亲水性中心并且由此呈突出的毛发、柱或皇冠的形式，回充的表面或者通过形成具有液体排斥涂层的对应的中空或压凹部从液体捕获气泡并且将它们锁定到表面或将它们整合到存在的气体层，以及具有

(3)回充装置，例如呈下述形式(i)泵或其他主动回充装置或(ii)自回充部件，其例如利用由于水运工具相对于液体移动产生的负压或由于液体相对于静止的浮标、测量站、壁等的流动产生的负压(压差由流速v＝0.5·液体的密度·v²)或(iii)用于气泡的外部性产生的溅射反应器，所述气泡随后被结构表面捕获(参见第(2)点)。

可选地，也可以对液体或固体物质定量配料，液体或固体物质依靠自身或通过与周围液体化学反应释放气体并且由此再次建立或增补了气体层或气泡层(“补充”)。

由于从气体层损失的气体能够被再次回充，所以气体层被维持在液体下的表面上，并且甚至在长期基础上执行其期望的功能。

气体层也可以被由各个气泡或气窝(空气窝)组成的层代替或被包括气泡和气窝的层代替。

在方法的一个变形中，借助于传感器测量回充的需求，并且，为了代替缺失气体或从气体层损失的气体，在各传感器所关联的全部或选择性的区域中，通过激活泵或溅射反应器或通过打开对应的气阀(“要求气体回充”)将气体再次供给到对应的区域。在方法的该变形中，回充要求由此借助于传感器测量，并且损失的气体或从层缺失的气体借助于根据本发明的装置被自动地回充。

不言而喻，如果需要，气体层的初始建立也可以以此方式进行。

一种用于保持水下空气层或更一般地为液体下气体层的装置，特征在于，如果气体损失，所述层能够经由可透气底层被回充，其中，所述可透气底层可以是纺织品底层、其他一些织物或毡、絮凝物材料、多孔陶瓷层或适于气体扩散的陶瓷层、具有孔的金属层、金属毡或丝网、半透膜、优选地疏水性或超疏水性的多孔的、多微孔的、多纳米孔的层(优选地在聚合物、陶瓷材料、金属或复合物的基础上构造)。

气体层在液体下例如水下的保持具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于，在不利的操作条件下(船用涂层等情况下的波涌、波冲击)或经过较长的时间段，部分的或全部的、局部的或大面积的气体损失在有些地方发生或全面地发生。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，面积(areal)元件(作为本发明的主题)与装置一起使用，所述元件是这样的：在气体部分地或全部地损失之后，所述元件能够再次具有气体。根据本发明的用于保持水下的空气层或一般地液体下的气体层的装置的特征在于，如果空气损失，则该层能够经由可透气底层被再次回充，其中可透气底层可以是纺织品底层、其他织物或毡、絮凝物材料、多孔陶瓷层或适于气体扩散的陶瓷层、具有孔的金属层、金属毡或丝网、半透膜、优选地疏水性或超疏水性的多孔的、多微孔的、多纳米孔的层(优选地在聚合物、陶瓷材料、金属或复合物的基础上构造)。

在方法的一个变形中，诸如平行提交的发明中所述的通气组织被用于气体的回充。

可选的变形和特征涉及：

●上述气体层的充气(“补充”)与用于人工地再填充或补充气体层的另外的装置的组合，所述装置例如是毛细管、膜、纺织品等。

●表面的具有特氟龙、聚四氟乙烯及其衍生物、特别地还有所述物质的微米粒和纳米粒的涂层。

●表面的具有市场上可买到的抗粘着喷剂或其他微米粒和纳米粒的涂层。

●由聚合物、树脂、pdms、硅、二氧化硅和氢氧化硅、金属、钢和钢纤维、高等级钢、环氧树脂组成的表面结构的使用。

●在具有或没有随后的表面功能化或涂层的情况下，例如利用特氟龙或纳米特氟龙(优选地层厚为0.15nm至500nm)，将表面结构压印到包括船用漆的漆中。

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解方式测量或控制气体层的状态并且根据需要自动地触发气体补充的测量和/或控制和/或调节装置结合。

●船用表面的全部或部分涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续空气层的表面的使用。

●在液体下形成、建立或保持规则或不规则的气窝或气泡图案的表面的使用。

●疏水性或超疏水性表面和气体保持表面用的表面结构的使用。

●毛发、柱、皇冠结构、打蛋器结构、塔式或其他升高的结构的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)。

●压凹部、中空、孔、材料去除凹部以及其他材料去除凹部的结构的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)。

●毛发、柱、皇冠结构、打蛋器结构、塔式或其他升高的结构以及压凹部、中空、孔、材料去除凹部的组合的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)。

●用于控制和/或调节供给到排出口的气体的、影响气体层的初始填充或再填充的阀、流量调节器和致动元件的使用。

●用作船上、流管中、管道中或化学反应器皿中的涂层的使用。

换言之，本申请的优选主题能够如下地说明：

主题1涉及一种用于对液体下的气体层充气并且保持液体下的气体层的装置和表面涂层，主题1包括(i)结构表面或表面涂层或纺织品涂层，所述结构表面或表面涂层或纺织品涂层具有如下结构：当被浸泡在液体下时，所述结构使得连续的或不连续的气体层被长期不变地或至少短时间地保持成为可能(后者，即不连续的气体层，在表面地形中，由例如规则地或不规则地配置的气泡或气窝组成，所述气窝或空气窝，也就是说小窝，在液体下填充有气体)，其中表面的结构是规则的或不规则的地形结构(“浮雕”)或空间上变化的化学功能(化学图形)或两者的组合，以及(ii)如果气体损失时使得表面可以被回充气体的装置，其中气体被从(a)外部源供给，该外部源例如呈在液体中流过的小气泡形式，所述小气泡随后被结构层捕获，或者(b)气体被从来自层的内部源供给，例如从结构层内或下方的管嘴或孔或管道或线系统供给，其中气体被从例如气体存储器、加压的气体存储器、从加压的气瓶或在泵的帮助下被供给或者(c)气体直接在层中产生，例如通过水的催化分解和/或电化学分解或者(d)气体以呈现在液体中的溶解的气体的形式或以挥发到气体层中的液体的形式从液体直接提取，并且形成或代替液体上的连续的或不连续的气体层的或气泡的或空气窝的气体或部分气体(“自回充气体层”)，其中例如通过气体层中的负压而实现初始充气或回充，所述负压通过液体和气体层之间的相对运动而产生，例如通过相对于水移动的船而产生。

主题2涉及根据主题1的装置和涂层的使用，其特征在于，长期不变地或间歇地全部或部分暴露于液体的所述表面或界面借助于连续的或不连续的、长期不变地或间歇地存在的液体下的气体层被防护(i)抗起雾，例如利用有机和无机化合物与来自液体的生物的和源于生物的成分的相互作用，和/或(ii)抗腐蚀和/或(iii)抵抗被液体和/或气体、分子、复合体、液滴(在乳液的情况下)或溶解在液体中的固体颗粒化学侵蚀，和/或(iv)抗(生物)污损，其中所述污损特别地可以指生物污损，所述生物污损特别地呈藻类、贝类、小甲壳动物和/或其他海洋有机体的微污损、大型污损、侵蚀的形式或者这些形式的组合。

主题3涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，用于防护表面的装置和涂层被应用到船、快艇、小艇和其他水运工具或应用到安置于海的技术设施和结构，特别是石油平台、离岸风机、钢结构、混凝土结构或者以位置固定或位置不固定的方式安置于海或淡水中的其他技术设施，间歇地或长期不变地在水下或被水冲刷的浮标、管道和缆线、驱动装置、船表面、船推进器和控制装置、窗等，船用舵、探照灯和其他发光的光学功能单元。

主题4涉及根据主题1的装置和涂层，其特征在于，连续或不连续、长期不变地或间歇地存在的气体层的气体是空气、氮气、氧气、二氧化碳、氩气、氦气或这些气体的混合物，和/或所述液体是水、咸水、海水或酒精、水溶液或酒精溶液。

主题5涉及根据主题1的装置和涂层，其中表面的涂层包括优选地全部或部分具有疏水性或超疏水性表面的表面结构、柱、毛发、钉，优选地其特征在于，所述表面结构、柱、毛发、钉等转而被涂覆薄的疏水性涂层，所述薄的疏水性涂层优选地为0.1nm至2μm厚，特别地0.1nm至100nm厚。

主题6涉及一种根据主题1或5的涂层，其特征在于，涂层表面结构、柱、毛发、钉或其他结构高度为0.01mm至5mm并且具有疏水性表面，所述疏水性表面具有或不具有亲水性的小块表面、端面或侧面。

主题7涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，气体保持涂层被应用到管线的或化学反应用的反应器皿的外部或内部、或者应用到存储液体用的容器的内部。

主题8涉及一种根据主题1的涂层，其特征在于，利用槐叶萍效应、松藻虫效应或借助于分层构造的表面保持空气。

主题9涉及根据主题1的装置和涂层，其特征在于，表面涂层包含纺织品、织物、纤维复合物或可透气涂层、半透膜或多微米孔层、多纳米孔层，并且通过纺织品、织物、纤维复合物或可透气涂层、半透膜或多微米孔层、多纳米孔层中的所述孔和管道进行气体供给和/或回充。

主题10涉及根据主题1的装置和涂层，其特征在于，经由小管嘴或微管嘴、优选地经由嵌合到结构表面的表面结构中的、特别优选地位于表面层的材料去除凹部中的、例如位于毛发、柱或其他升高的表面结构的基部的管嘴或微管嘴进行气体的回充或者具有气体层的表面的充气(回充)，其中，在优选的变形中，结构或柱自身可以用作气体供给管嘴或微管嘴。

图19的a)示出由打蛋器形状的元件组成的表面结构。图19的b)示出由皇冠形状的元件组成的表面结构。图19的c)示出由疏水性毛发组成的表面结构。图19的d)示出由塔状元件组成的表面结构。

图20示出表面覆盖体或气体保持层在船壁上的配置，其中气体保持层被从避水侧供给气体。

图21示出由压凹部组成的表面结构。图22同样也示出由压凹部组成的表面结构，其中表面可选地具有疏水性涂层。

用于应用液体下气体层的功能元件

总的来说，一个方面说明了液体下的表面上的气体层，所述气体层对于在船和管线的情况下的摩擦力的减小以及对于防护表面免受起雾、(生物)污损、腐蚀和化学侵蚀具有很大的技术意义。

借助于适当的表面结构，可以使粘着到表面的气体层或气泡层在液体下被夹带。问题在于，这样的表面经常具有复杂结构并且经常难以在诸如船用涂层需要的大的区域上生产。直接在造船厂或在离岸平台等生产也可能有困难。

通过将所述结构化的气体保持表面应用到模块化载体(carrier)或通过将载体自身的表面结构化而解决所述问题，其中所述模块化载体可以是刚性的或弹性的或可延展的“块材”或“板材”或金属薄片(foil)或金属薄片元件，所述元件优选地可以由聚合物、陶瓷、金属(钢、铜、银等)、纺织品、多孔材料、半导体材料或其他材料组成，并且所述元件具有结构化表面或分层的结构化表面用于保持空气层。于是，模块化载体自身通过粘合剂粘接、螺接、粘结、软钎焊或无钎料焊接、或通过热处理可逆地或不可逆地连接等方式被应用到底层表面，或以其他方式紧固到产品或物体的要装备液体下气体层的表面。

一个方面涉及具有摩擦力减小特性、抗污损特性或具有用于在液体下保持气体、或产生或建立气体层特性的元件的模块化装置。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于局部复杂的表面结构的可逆的而且也可回溯的、廉价的应用。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，使用具有上述表面特性并且能够例如通过粘合剂粘接甚至可回溯地被应用到例如船的外部或管线的内部的表面的模块化面积元件(所述元件是本发明的主题)。

可选的变形和特征涉及：

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用；

●柔性面积元件的应用；

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用；

●全部或部分船表面的涂层；

●金属制表面结构的使用；

●由铜或银组成的表面和/或表面结构的使用；

●由铁或钢组成的表面和/或表面结构的使用；

●不具有或具有涂层的表面、表面结构、柱、脊柱、纺织品、纤维结构、纤维毡以及由铁或铁合金、钢或高级钢组成的网的使用，在具有涂层的情况下，所述涂层优选地通过薄的聚合物涂层实现；

●陶瓷表面结构的使用；

●由聚合物、树脂、环氧树脂组成的表面和/或表面结构的使用；

●具有连续的空气层的表面的使用；

●形成、建立或仅保持液体下的气窝或气泡的规则的或不规则的图案的表面的使用；

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力；

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用；

●上述气体层的充气(“补充”)与用于人工地再填充或补充气体层的另外的装置的组合，所述装置例如是毛细管、膜、纺织品等；

●表面的具有特氟龙、聚四氟乙烯及其衍生物、特别地还有所述物质的微米粒和纳米粒的涂层；

●表面的具有市场上可买到的抗粘着喷剂或其他微米粒和纳米粒的涂层；

●由聚合物、树脂、pdms、硅、二氧化硅和氢氧化硅、金属、钢和钢纤维、高等级钢、环氧树脂组成的表面结构的使用；

●在具有或没有随后的表面功能化或涂层的情况下，例如利用特氟龙或纳米特氟龙(优选地层厚为0.15nm至500nm)，将表面结构压印到包括船用漆的漆中；

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解方式测量和控制气体层的状态并且根据需要自动地触发气体补充的测量和/或控制和/或调节装置结合；

●船用表面的全部或部分涂层；

●金属制表面结构的使用；

●具有连续空气层的表面的使用；

●在液体下形成、建立或保持规则或不规则的气窝或气泡图案的表面的使用；

●疏水性或超疏水性表面和气体保持表面用的表面结构的使用；

●毛发、柱、皇冠结构、打蛋器结构、塔式或其他升高的结构的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)；

●压凹部、中空、孔、材料去除凹部以及其他材料去除凹部的结构的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)；

●毛发、柱、皇冠结构、打蛋器结构、塔式或其他升高的结构以及压凹部、中空、孔、材料去除凹部的组合的使用，所述结构优选地为用于将气体保持在所述结构中或所述结构之间的表面设置有液体排斥涂层(如果所述液体是水，则利用疏水性或超疏水性涂层)；

●用于控制和/或调节供给到排出口的气体的、影响气体层的初始填充或再填充的阀、流量调节器和致动元件的使用。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

一种用于保持水下空气层或更一般地保持液体下气体层的装置，特征在于，气体层被分成各个“隔间”；边缘处的面积元件特别地通过较密毛发的区域、通过以高密度配置的亲水性网状物或钉或者通过突出的亲水性壁、也就是说向上突出一定程度的亲水性壁防护边缘区域的气体的逸出。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于，

(i)空气在涂层的边缘处逸出，以及

(ii)在大范围表面覆盖有气体层的情况下，相当大的压力差经常存在于层的不同点之间。一种示例是水下的竖直壁。归因于随着水深线性增大的静水压力，表面的不同点承受不同的静压。如果表面装备有气体保持层并且由此被液体下的气体层覆盖，则气体被强制从高压区域到达低压区域。由此不形成厚薄均匀的气体层，甚至更严重地是较高压力区域中的气体层最终将逸出。

(iii)如果层中的压力梯度不是基于静水压力而是基于例如归因于表面上的不同位置处的周围液体的流速差的动压差，则也存在相应的问题。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，以气体保持表面不保持连续的气体层的方式解决该问题，替代的是气体层被分成各个“隔间”；被密封防气体流动并且各个均足够小的片段——特别地，在存在重力的压力梯度时具有足够小的竖直范围——使得隔间中的压差足够小以避免气体在隔间中的相当不均匀的分布，也就是说避免空气层厚度的差过大。

在根据本发明的又一方法和根据本发明的又一装置中，又一种情况是气体保持表面的边缘和各个隔间的边缘通过特殊措施防护边缘处的气体逸出，其中所述措施可以是气体保持结构的面积密度的增大，亲水性钉的放大、线性扩展的(linearlyextensive)结构的使用、界定网状物、毛发或钉的特殊亲水性涂层。

可选的变形和特征涉及：

●呈具有期望的表面特性的块材、板材等(下文中也称为“空气块材”)形式的应用；

●柔性面积元件的应用；

●通过可逆的或不可逆的粘接剂接合的应用；

●船用表面的全部或部分涂层；

●金属制表面结构的使用；

●具有连续空气层的表面的使用；

●在液体下仅形成、建立或保持规则或不规则的气窝或气泡图案的表面的使用；

●作为具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力；

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

空气块材的新概念：

-保持液体下的空气层的块材和金属薄片或金属薄片元件；

-能够以模块化、柔性方式应用到平滑的或粗糙的、弯曲的或不弯曲的任意尺寸表面；

-能够容易地应用到现有的表面；

-具有液体下的空气层——或更一般地：气体层——的块材；

-模块化；

-能够容易地应用到现有的表面；

-在液体下例如在水下保持或建立气体层的块材(也就是说具有任意期望形状的面积元件)；

-和所述元件的配置；

-和在其内外表面上具有所述元件的例如船或管线等设备；

-在液体下例如在水下保持或建立气体层的块材(也就是说具有任意期望形状的面积元件)；

-和所述元件的配置；

-包括完全覆盖所述区域的周期性排列的面积元件；

-和在其内外表面上具有所述元件的例如船或管线等设备；

-在块材中没有大的压力梯度；

-块材中的静水压力差最多为液体的密度×块材的高度×重力加速度；

-由于边缘效应而产生的问题通过块材内的区域化和边缘密封来解决；

-在具有能回充的气体层的系统的情况下，供给线路或充气系统可以被整合到模块或模块化载体中；

-模块化概念；

-简单组装；

-损坏的块材的简单更换；

-由于柔性载体，也能够应用到弯曲表面；

-可逆的涂层；

-已经在技术上实现了粘接剂粘接和脱粘；

-不要求特别的船构造；

-不要求特定的底层表面；

-高度适合于巨大的整修市场；

-并且用于新船。

空气块材的新概念：

-甚至局部涂层也是可能的；

-短的组装时间；

-适用于船尺寸的广泛变化；

-升级由此非常容易地成为可能；

-不必要生产大表面，仅生产大单位数量的各个块材或金属薄片元件或金属薄片卷材；

-对于空气保持层、载体材料和粘接剂来说材料可以广泛变化；

-这允许简单地适应环境条件(淡水、咸水等)；

-载体元件(“空气块材”或“块材”)的表面内的各个元件(优选地0.2cm×0.2cm到10cm×10cm)借助于优选为亲水性边缘的终结边缘被分割为空气保持表面单元；

-概念：创建用于分割的隔间从而防止空气在隔间之间交换；

-10cm×10cm到100cm×100cm作为空气块材(在隔间组装在各块材的情况下)的优选尺寸并且利用空气块材的组装来覆盖更大的面积；

-空间上可以选择在哪里利用模块化涂层减小摩擦力并且可以按照要求选择在哪里利用模块化涂层减小摩擦力；

-实际操作条件下的空气保持；

-归因于模块化方法，根据局部需要的功能和(空气保持所用的)局部现行压力和流动条件以及(与生物污损有关的)光照条件，可以在要被涂覆的物体例如船的不同点处同时安装具有不同涂层的不同类型的块材、金属薄片或金属薄片元件。

模块化概念：

-简单组装；

-损坏的块材的简单更换；

-进一步的优点：将表面涂层的生产位置与所述表面涂层被应用到表面例如船的位置分离开。这是重要的，因为局部具有复杂结构的、用于在液体下保持气体的表面的生产要求专门的生产过程，所述生产过程不能通过邻近要被涂布的每条船的生产设备或甚至不能在离岸区域的海中容易地实施。

-进一步的优点：紧凑的生产厂房，因为不需要生产极大的表面，而仅需要生产小块材或金属薄片元件或金属薄片网状物。

-进一步的优点：要被覆盖的表面的尺寸不受生产厂房的尺寸的限制：利用足够数量的小块材，能够覆盖任意尺寸的表面。

-因而产生的重大优点：生产过程不需要被升级到比各个块材或各个金属薄片网状物或各个金属薄片元件(＝具有一定尺寸和形状的一个表面元件)大的表面。

-无毒；

-便宜；

-重量轻；

-视觉上吸引人并且能够适用于船的外观(颜色、徽记等)；

-不可燃并且不易燃；

-能够容易地与基于其他摩擦力减小技术的块材(具有鲨鱼皮/海豚皮、疏水性或超疏水性表面等的块材)组合；

-在附着过程中不需要特别的专门知识；

-不需要专门的装备；

-在工厂便宜地批量生产标准产品而不是在船所在位置使用专门的机器进行麻烦的专门涂布。

目标：持久的水下空气层

内容：人工表面上的空气保持

空气保持：-长期不变或暂时受限

-负压下

-在流动梯度中。

优点和特性：

-模块化生产，适用于任意物体尺寸和物体形状，表面能够被完全覆盖；

-长期不变的空气保持；

-在负压下的空气保持；

-在流动梯度中的空气保持。

图23示出船2′，船2′的壁设置有多个块材6或板材(“空气块材”)使得气体保持层防护船壁免受水的影响。

图24示出具有用于将气体保持层10的多个区域流体地彼此分开的分隔物42的表面覆盖体或块材6。

图25示出块材或板材(“空气块材”)。

图26示出通过设置有块材6或板材(“空气块材”)的船壁的部分。

空气保持表面或气体保持表面的使用

总的来说，一个方面说明了水下或一些其他液体下的空气保持表面或气体保持表面的使用，所述空气保持表面或气体保持表面用于下述目的：防护表面免受液体或液体中包含的成分、离子或添加剂和组分的腐蚀，所述组分包括液体中包含的可能的活性固体颗粒。

防护表面免受腐蚀具有大的技术重要性。特别地，液体下的、诸如水下的、特别是咸水下的例如金属表面等固体表面承受强烈的腐蚀侵袭。尽管设置防腐蚀漆涂层在这里是有利的，但也伴有相当大的缺点。这些缺点特别地包括：(i)随着时间过去，漆变脆、产生裂纹并且脱离，(ii)漆经常将有毒组分释放到水里，(iii)漆在较高温度范围内的应用中经常表现出仅有限的长期温度耐久性，以及(iv)它们自身在下述情况下经常不足以抵抗液体介质：特别地在使用化学侵蚀性介质下的情况，所述化学侵蚀性介质诸如是酸、卤水、强氧化剂或还原剂。

利用根据本发明的方法和根据本发明的装置，所述四个问题被解决为：完全防止液体介质与容器或与管道或其他壁接触，替代地，使用包括空气(或其他一些气体)的容器和器皿，也就是说，在实际器皿壁或管壁或其他边界之间，包括气体(所述气体优选地在给定的化学环境中是惰性的)的层作为气体层被应用到表面，由此防止了活性液体和器皿壁之间的接触，其中，为了将持久的气体层应用到表面，例如使用槐叶萍效应或松藻虫效应应用气体保持涂层。

可选的变形和特征涉及：

●使用气体层也为了下述目的：气体交换、引入反应气体(试剂)、去除反应产品、或清洗和冲洗。

●柔性气体保持表面元件的应用。

●船用表面的全部或部分涂层。

●具有连续空气层的表面的使用。

●在液体下形成、建立或仅保持规则或不规则的气窝或气泡图案的表面的使用。

●使用所述气体层或所述液体下的气窝或气泡图案也用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

使用周期性或非周期性的金属制钉(小的金属棒或尖状物或丝，垂直地或倾斜地直立于所应用的表面)的阵列生产保持液体下气体的表面，所述金属制钉优选地由高级钢组成，具有或不具有用于再填充气体层的毛细管，利用或不利用槐叶萍效应，所述槐叶萍效应利用疏水性金属钉的端部上的亲水性区域。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

问题在于基于宿生槐叶萍或松藻虫类青冈的示例在技术上实施所述表面，例如，使得它们在深海航运的机械和化学要求操作条件下表现出长的使用寿命，例如：

●由此在强烈的浪涌和波涌出现时需要确保涂层的机械稳定性

●以及海水的腐蚀作用下的相应的耐腐蚀性。

满足两种所述条件的理想材料是高级钢。因此，在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，保持水下空气的相应的层被设计成使得所述层的主要成分(优选地还有为了保持气体层的目的而应用到表面的毛发、柱或其他结构)是由钢组成，优选地为不锈的高级钢组成。

又一优点在于，在方法的一个变形中，空气保持结构可以完全地或部分地由高级钢套管形成，在所述钢套管的侧面或端部处具有开口，如果气体损失，则经由所述开口能够对空气或气体层再填充(“回充”)气体。

另外的变形或特征涉及：

●金属片或钢片的应用。

●小钢钉阵列的应用。

●钢、铁和铁合金、或者还有其他金属或碳纤维作为空气保持结构的使用。

●金属毡或金属丝网或织物的使用。

●通过金属制表面的压印或其他机加工的金属制表面结构的使用。

●压印的或其他构造的金属片材或金属薄片的使用，包括薄的和极薄的钢片材的使用。

●形成、建立或仅保持液体下的气窝或气泡的规则或不规则图案、而不是连续气体层的表面结构的使用。

●用于减小液体中摩擦力的使用。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

使用水下或一些其他液体下的空气保持表面或气体保持表面，以防护在例如水结冰等的液体凝固时到固体壁或器皿表面的粘着。

例如在制冰机或在冰箱的冰室中用于凝固的诸如水的介质将被引入的容器通常具有两个问题：(i)凝固过程期间的热收缩或热膨胀，和(ii)凝固的介质到容器壁的粘着。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，凭借装备有气体保持涂层的器皿并且液体自身由此不与器皿壁或管道壁接触而解决粘着问题。如果气体保持结构被制成为弹性的——优选地制成相对于表面倾斜——并且还足够长，使得在相变期间气体保持结构能够通过结构的变形和它们的倾斜角的变化以及层的气体体积的同时变化来补偿膨胀和收缩，则问题(i)也被解决。可选地使用弹性的器皿壁，所述器皿壁由例如橡胶、硅橡胶等构成，于是支承气体保持涂层。

另外的变形或特征涉及：

●具有期望的表面特性的块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●全部或部分器皿壁和表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下的气窝或气泡的规则或不规则图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气构成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

一种用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置，特征在于，气体层不具有连续的形式而是呈表面上的预定点处的小气泡的阵列的形式，在优选的实施方式中，构造为气泡通过表面的地形结构和/或化学功能化而形成在表面上的预定点处，对于气泡的稳定性就能量而言表现出优选性，其中，在方法的优选变形中，成核中心形成在气泡要形成的位置处并且成核中心的特征在于下述事实——例如借助于表面的地形粗糙度或化学不均匀性增大的点——它们在限定的位置局部地减少用于形成气泡的活化能。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

然而，问题存在于：

(i)空气在涂层的边缘处逸出，以及

(ii)在大范围表面覆盖有气体层的情况下，相当大的压力差经常存在于层的不同点之间。一种示例是水下的竖直壁。归因于随着水深线性增大的静水压力，表面的不同点承受不同的静压。如果表面装备有气体保持层并且由此被液体下的气体层覆盖，则气体被强制从高压区域到达低压区域。由此不形成厚薄均匀的气体层，甚至更严重地是较高压力区域中的气体层最终将逸出。

(iii)如果层中的压力梯度不是基于静水压力的压力梯度而是基于动压差的压力梯度，则也存在相应的问题，所述动压差是例如由于表面不同位置处的周围液体的流速差引起。

(iv)问题也存在于局部复杂的表面结构的可逆的而且也可回溯的、廉价的应用。

(v)也期望用于实现空气层的重生或者——理想地——空气层的自重生的简单部件。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，替代连续的空气层或空气层的隔间，使用多个单个气泡的配置，多个单个气泡优选地以由表面结构产生的方式形成在期望位置处。为此目的，制作和使用了用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置，特征在于，气体层不具有连续的形式而是呈表面上的预定点处的小气泡的阵列的形式，在优选的实施方式中，构造为气泡通过表面的地形结构和/或化学功能化而形成在表面上的预定点处，对于气泡的稳定性就能量而言表现出优选性，其中，在方法的优选变形中，成核中心形成在气泡要形成的位置处并且成核中心的特征在于下述事实——例如借助于表面的地形粗糙度或化学不均匀性增大的点——它们在限定的位置局部地减少用于形成气泡的活化能。

在所述装置的一个变形中，使用具有上述表面特性并且能够例如通过粘结剂粘接甚至可回溯地被应用到所述表面的面积元件(其是平行提交的发明的主题)，所述表面例如是船的外部或管线的内部。

另外的变形或特征涉及：

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●全部或部分船表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下的气窝或气泡的规则或不规则图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气构成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置，其特征在于，所述液体下气体层自主地形成，也就是说不需要引入水下空气层，而是例如通过利用溶解在液体中的气体分子或液体在负压下的蒸发而自己形成的连续的或不连续的气体层(后者呈表面上的气泡的形式)，特征在于，通过地形和/或化学构造，制作了下述区域：在所述区域中，液体的进入将耗费如此高水平的表面能量，使得在方法的一个变形中，液体下的液体自由区域通过在毛发或具有特别形状的尖状物的表面上周期性或非周期性配置而自主形成(“气窝”)，优选地为通过不润湿的毛发或完全或部分地包围所形成的气泡而形成的开放的或封闭的“王冠”的其他结构的表面上周期性或非周期性配置而自主形成(“气窝”)。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于，在不利的操作条件下(船用涂层等情况下的波涌、波冲击)或经过较长的时间段，部分的或全部的、局部的或大面积的气体损失在有些地方发生或全面地发生。

气体的后续的人工再填充或补充是麻烦的，需要监测并且需要稳定的、可能昂贵的设备用于填充和监测，在空气层为隔间结构的情况下甚至需要用于各隔间的填充工具，并且在气泡结构的情况下甚至需要用于各气泡的填充工具。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，所述问题被解决为使用一种用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置，其特征在于，所述液体下气体层自主地形成，也就是说不需要引入水下空气层，而是例如通过利用溶解在液体中的气体分子或液体在负压下的蒸发而自己形成的连续的或不连续的气体层(后者呈表面上的气泡的形式)，特征在于，通过地形和/或化学构造，制作了下述区域：在所述区域中，液体的进入将耗费如此高水平的表面能量，使得在方法的一个变形中，液体下的液体自由区域通过在毛发或具有特别形状的尖状物的表面上周期性或非周期性配置而自主形成(“气窝”)，优选地通过不润湿的毛发或完全或部分地包围所形成的气泡而形成开的放的或封闭的“王冠”的其他结构的表面上周期性或非周期性配置而自主形成(“气窝”)。

在所述装置的一个变形中，使用具有上述表面特性并且能够例如通过粘结剂粘接甚至可回溯地被应用到所述表面的面积元件(其是平行提交的发明的主题)，所述表面例如是船的外部或管线的内部。

另外的变形或特征涉及：

●上述气体层的自充气与用于人工地再填充或补充气体层的另外的装置的组合，所述装置例如是毛细管、膜、纺织品等。

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解方式测量和控制气体层的状态并且根据需要自动地触发补充的测量和/或控制和/或调节装置结合。

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●全部或部分船表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下气窝或气泡的规则或不规则的图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

用于保持液体下空气或气泡(“空气窝”)的装置，其特征在于，使用具有开放的或封闭的皇冠结构的毛发或者直接在表面上简单弯曲作为群组的毛发的群组形成皇冠，也就是说开放的“器皿”，空气或气泡被封闭在所述器皿中并且甚至在流动的介质中或对浮力作用的反作用中被牢固地保持在液体下——在优选实施方式中，毛发表面装备有疏水性或超疏水性表面或表面涂层，同样优选地，弹性毛发在机械负载下能够与气泡一起变形，另外，在本发明的一个变形中，使用皇冠中的气泡作为成核中心，用以自主或人工再填充出自皇冠中的气泡的气体层。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于在限定位置处的各个气泡的受控成核和保持，以及所述气泡关于外力的牢固保持。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，制作和使用用于保持液体下空气或气泡(“空气窝”)的装置，特征在于，使用具有开放的或封闭的皇冠结构的毛发或者直接在表面上简单弯曲作为群组的毛发的群组形成皇冠，也就是说开放的“器皿”，空气或气泡被封闭在所述器皿中并且甚至在流动的介质中或对浮力作用的反作用中被牢固地保持在液体下——在优选实施方式中，毛发表面装备有疏水性或超疏水性表面或表面涂层，同样优选地，弹性毛发在机械负载下能够与气泡一起变形，另外，在本发明的一个变形中，使用皇冠中的气泡作为成核中心，用以自主或人工再填充用出自皇冠中的气泡的气体层。

在方法的一个变形中，使用不直接位于表面上但是位于多芯或分叉的茎的茎端部上的开放的或封闭的皇冠(开放的或封闭的“打蛋器结构”)。

在所述装置的一个变形中，使用具有上述表面特性并且能够例如通过粘结剂粘接甚至可回溯地被应用到所述表面的面积元件(其是平行提交的发明的主题)，所述表面例如是船的外部或管线的内部。

另外的变形或特征涉及：

●使用弹性毛发或用于形成皇冠结构的结构。

●使用完全地或部分地具有疏水性或超疏水性的表面、或者完全地或部分地设置有疏水性或超疏水性涂层的毛发或皇冠。

●使用开放的或封闭的皇冠结构。

●与气体保持底层(“通气组织”)组合使用。

●由聚合物、金属或陶瓷材料生产皇冠结构。

●通过主结构的成型和/或通过三维激光构造生产皇冠结构，或者通过三维激光构造或激光蚀刻生产主结构以及所述结构没有发生反转过程或发生反转过程之后的后续成型。

●上述气体层的自充气与用于人工再填充或补充气体层的另外的装置组合，所述装置例如是毛细管、膜、纺织品等。

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解方式测量或控制气体层的状态并且根据需要自动触发补充的测量和/或控制和/或调节装置结合。

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆或不可逆的粘接剂接合的应用。

●全部或部分船表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下气窝或气泡的规则或不规则的图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置，其特征在于，在保持空气的层下，例如基于槐叶萍或松藻虫的示例，具有多孔的、多微米孔的或多纳米孔的、疏水性的或超疏水性的层，所述层在空气层上有机械载荷的情况下能够作为空气存储器，使得空气层不释放而是被强制进入空气存储层，在载荷停止作用之后，空气层再次被部分地或全部地释放。

保持液体下例如水下的气体层具有很大的技术意义。所述表面例如在船用涂层领域，尤其对于减小摩擦力和达到抗污损作用具有很大的应用潜能。

已经在实验室规模上生产出这样的表面。其中，槐叶萍效应、基于松藻虫、鲨鱼皮、海豚皮效应的示例的分层结构已经成功地实现。

问题存在于，在不利的操作条件下(船用涂层等情况下的波涌、波冲击)或经过较长的时间段，部分的或全部的、局部的或大面积的气体损失在有些地方发生或全面地发生。

气体的后续的人工再填充或补充是麻烦的，需要监测并且需要稳定的、可能昂贵的设备用于填充和监测，在空气层为隔间结构的情况下甚至需要用于各隔间的填充工具，并且在气泡结构的情况下甚至需要用于各气泡的填充工具。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，通过设置空气用的保护性回撤设施防止压力载荷作用在层上的情况下空气的损失。这通过使用用于保持水下空气层或一般地液体下气体层的装置而实现，所述装置的特征在于，在保持空气的层下，例如基于槐叶萍或松藻虫的示例，具有多孔的、多微米孔的或多纳米孔的、疏水性的或超疏水性的层，所述层在空气层上有机械载荷的情况下能够充当空气存储器，使得空气层不释放而是被强制进入通气组织，在载荷停止作用之后，空气层再次被释放。

在所述装置的另外的变形中，使用具有上述表面特性并且能够例如通过粘结剂粘接甚至可回溯地被应用到所述表面的面积元件(其是平行提交的发明的主题)，所述表面例如是船的外部或管线的内部。

另外的变形或特征涉及：

●使用呈细薄毛发或金属丝的稠密配置形式的空气存储层，所述细薄毛发或金属丝呈“皮毛”形式。

●使用呈细薄毛发或金属丝的稠密配置形式的空气存储层，所述细薄毛发或金属丝呈混乱的毡或纤维网络的形式或优选地定向纤维的形式。

●使用如以上刚刚描述的空气存储层，其中毡或网络由纺织用纤维或金属丝构造。

●使用呈多孔的、多微米孔的或多纳米孔的材料形式的空气存储层。

●使用如以上刚刚描述的空气存储层，其中多孔材料是聚合物或金属或陶瓷材料。

●使用如以上刚刚描述的空气存储层，其中多孔材料是共混聚合物层(polymerblendlayer)，通过选择性溶剂优选地在具有伴随相分离的层形成过程之后从所述共混聚合物层中去除了一种聚合物成分，以此方式，生产了一种多孔层，所述多孔层于是在对孔内表面和/或层表面进行或不进行另外的疏水化的情况下用作空气存储器。

●使用生产金属制的层或陶瓷层用的前体物(precursor)作为两种成分之一，并且通过后续的热处理生产这样的多孔金属制的层或陶瓷层。

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●全部或部分船表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下气窝或气泡的规则或不规则的图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

由空气或气体球组成的滚珠轴承：通过涂布或部分地涂布有气泡，优选地“空气窝”中的气泡的配置、缺口部件或夹持部件减小液体下表面的摩擦力，其中所述缺口部件或夹持部件是从能量方面优选的并且被锁定以防止脱离、可能直接位于表面上但是自身可能转而位于毛发的或棒状物的或微型板簧或其他保持部件的端部上，以及从所述类型的气体球形成旋转轴承、防摩轴承和滑动轴承，其中被锁定的气体球执行传统的滚珠轴承中的球的功能——具有下述优点：自回充、无磨损并且由此关于机械性擦伤的无限使用寿命，并且具有无刮擦下来的颗粒(必定保持悬浮，导致进一步的机械性磨损，颗粒能够被沉积并且形成限制机械运动部件的使用寿命的固体沉积物)和无需润滑剂(油等、老化、必须更换、有毒并且与活体生物不相容、必须被清理)的另外的优点。

例如具有长的使用寿命、低磨损和低摩擦，并且其中特别是启动时的粘着摩擦和长的停滞期期间的轴承损坏被消除的滚动轴承、防摩轴承和滑动轴承等轴承的发展是一种技术挑战。磁悬浮轴承是昂贵的并且不能在所有的环境条件下使用。

特别地在液体下，首要的是如果这些液体还是腐蚀性液体(诸如咸水)或化学侵蚀性液体(酸、盐水、氧化剂)，则存在实际的技术问题。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，通过使用滚珠轴承、防摩轴承和滑动轴承解决问题，所述滚珠轴承、防摩轴承和滑动轴承包括空气泡或气泡和所述球的配置(对于滑动轴承来说，例如涂布有由液体下气体(气泡)组成的这样的球的平面)：通过涂布或部分地涂布有气泡，优选地“空气窝”中的气泡的配置、缺口部件或夹持部件实现液体下表面的摩擦力的减小，其中所述缺口部件或夹持部件是从能量方面优选的并且被锁定以防止脱离、可能直接位于表面上但是自身可能转而位于毛发的或棒状物的或微型板簧或其他保持部件的端部上，以及从所述类型的气体球形成旋转轴承、防摩轴承和滑动轴承，其中被锁定的气体球执行传统的滚珠轴承中的球的功能——具有下述优点；自回充、无磨损并且由此关于机械性擦伤的无限使用寿命，并且具有无刮擦下来的颗粒(必定悬浮地保持，导致进一步的机械性磨损，颗粒能够被沉积并且形成限制机械运动部件的使用寿命的固体沉积物)和无需润滑剂(油等、老化、必须更换、有毒并且与活体生物不相容、必须被清理)的另外的优点。

另外的变形和特征涉及：

●使用持续的气体层或由保持在表面上的气体层组成的隔间，替代各个气体球(气泡)。

●使用位置固定的、锁定的气泡。

●使用位置不固定的或没有被锁定的气泡，所述气泡与“标准”滚珠轴承的能够在其滚珠隔离圈中移动并且可能与其滚珠隔离圈一起移动的滚珠类似，能够在限定的环境中移动。

●与在气体损失的情况下借助于用于人工再填充或补充气体层的另外的装置为气体层或气体球充气(“补充”)的设施组合，所述另外的装置例如是毛细管、膜、纺织品等。

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解的方式测量或控制气体层的状态并且在需要时自动触发补充的测量和/或控制和/或调整装置结合。

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●全部或部分船表面的涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下规则或不规则的气窝或气泡图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

具有由空气组成的壁的化学反应器皿、管和管道：对液体的反应或其中包含有固体成分和颗粒的液体的反应具有稳定形式的化学反应器皿的使用，特征在于，反应器皿壁(所述壁在优选的设计变形中是尺寸稳定的并且是尺寸受限定的)由空气或气体层组成，所述空气或气体层通过涂布有液体下气体保持用的结构的固体器皿壁产生，以及这种装置用于执行化学反应和物理化学处理的使用，在方法的一个变形中，利用气体层的另外的应用来供给反应试剂并且排放反应产物，在方法的另一个变形中，利用气体层通过气体进行清洗和冲刷、监测反应器皿中的压力、排放或供给热能或者进行所述事项的组合。

为极端条件下、高温下的反应或与化学反应性液体介质的反应提供适当的反应器皿对器皿壁提出了高要求。

另一个问题在于，在与液体接触之后，在另一种液体能够被引入器皿中或经过管线路前，器皿壁经常必须以麻烦的方式清洗。这特别地应用在食品用的器皿的情况下。在有毒液体输送到器皿中或管线中之后，所述器皿或管线在被填充诸如饮料、奶等液体食品之前必须仔细地清洗。

在根据本发明的方法和根据本发明的装置中，所述问题被如下解决：器皿壁不与液体接触，因此，液体残余也不可能留在器皿壁上，并且凭借持续的气体层被引入液体和器皿壁之间的事实，化学反应也不可能发生在液体和器皿壁之间。实际上，使用“具有由空气组成的壁的化学反应器皿、管和管道”：对液体的反应或其中包含有固体成分和颗粒的液体的反应具有稳定形式的化学反应器皿的使用，特征在于，反应器皿壁(所述壁在优选的设计变形中是尺寸稳定的并且是尺寸受限定的)由空气或气体层组成，所述空气或气体层通过涂布有液体下气体保持用的结构的固体的器皿壁产生。

还要求权利的是使用上述装置执行化学反应和物理化学处理，在方法的一个变形中，利用气体层的另外的应用来供给反应试剂并且排放反应产物。

方法的另一个变形包含利用气体层通过气体进行清洗和冲刷、监测反应器皿中的压力、排放或供给热能或者进行所述事项的组合。

另外的变形和特征涉及：

●使用持续的气体层或由保持在表面上的气体层组成的隔间，替代各个气体球(气泡)。

●使用位置固定的、锁定的气泡。

●使用位置不固定的或没有被锁定的气泡，所述气泡与“标准”滚珠轴承的能够在其滚珠隔离圈中移动并且可能与其滚珠隔离圈一起移动的滚珠类似，能够在限定的环境中移动。

●与在气体损失的情况下借助于另外的用于人工再填充或补充气体层的装置为气体层或气体球充气(“补充”)的设施组合，所述装置例如是毛细管、膜、纺织品等。

●如以上刚刚描述的装置，也可能与全面地或以空间上分解方式测量或控制气体层的状态并且在需要时自动触发补充的测量和/或控制和/或调整装置结合。

●具有期望的表面特性的呈块材、板材等形式的应用。

●柔性面积元件的应用。

●通过可逆的或不可逆的粘合剂粘接的应用。

●内外表面的全部或部分涂层。

●金属制表面结构的使用。

●具有连续的空气层的表面的使用。

●形成、建立或仅保持液体下规则或不规则的气窝或气泡的图案的表面的使用。

●作为“具有由气体或空气组成的球的滚珠轴承”的形式的液体下气窝或气泡的所述图案的使用——用于机械引导和/或用于减小摩擦力。

●作为船上的、流管中的、管道中的或化学反应器皿中的涂层的使用。

以“空气层”、“空气隔间”和“空气窝”的形式的保持空气的水下空气保持构造的表面：连续的空气层、有限面积范围的空气隔间和局部空气窝及空气泡，以及具有这些情况之间的连续转变的不规则构造的变形。

液体下的表面上的气体层对于在船、管线的情况下的摩擦力的减小以及对于防护表面免受起雾、(生物)污损、腐蚀和化学侵蚀具有很大的技术意义。

借助于适当的表面结构，可以使粘着到表面的气体层或气泡层在液体下被夹带。问题在于寻找适当的表面结构，所述表面结构甚至在压力波动的情况下也能长期不变地或至少一定时间段地保持液体下的连续的或不连续的气体层。

借助于疏水性或超疏水性表面解决所述问题，所述表面在地形上被构造为使得气体层或气泡层被保持，所述表面在优选的变形中被构造为气体层或气泡层另外通过亲水性的钉而被阻碍逸出，和/或，对于气泡，某种地形上预成形的区域，创造表面结构中的“空气窝”，所述空气窝允许以稳定的方式稳定地存储液体下的小气体体积。这里，可以使用甚至在毫米级或微米级或纳米级的粗糙表面，或者若干所述长度级别的组合，以由此通过纳米级粗糙度实现超疏水性特性并且通过毫米和微米范围的粗糙度实现空气窝，所述空气窝优选地具有在10μm和5mm之间、特别优选地在0.1mm和3mm范围内的典型尺寸。于是，所述空气窝可以同样在优选的变形中在空气窝的疏水性或超疏水性表面上具有亲水性锁定中心，以牢固地保持空气-水界面并且由此防止气泡的逸出。

这里，锁定也可以发生在多重结构平面上(分层锁定或两级或多级锁定效果)或发生在甚至具有连续的层次结构(对应于无数的分层平面)的不规则地构造的表面上。这里，在锁定发生在上层平面的情况下，能够形成广泛的空气涂布区域，同时甚至连续的、连贯的空气层形成在所谓的渗透阈值上方；仅当空气在某处逸出并且水到达较低的空间上交互地分隔形成于表面上的空气体积的分层平面(“隔间结构”)，直到在水例如由于非常高的压力波动而更进一步地进入的情况下，更多的空气被损失并且最终仅空气窝留下作为最终的空气后备。于是所述空气窝具有三重功能：

●所述空气窝用作很难才能消除的最终空气储备，如“空气的紧急后备”。

●所述空气窝仍然防护整个表面的典型地60％至98％的主要部分免受氧化、化学侵蚀或(生物)污损并且具有减小摩擦力的作用，而且最重要的是：

●所述空气窝在气体层的主动再填充(“补充”)和空气层的自重生过程两种情况下作为空气层恢复用的核心。

多重平面上的该目标构造，或长度级别并且也可能为高度级别以及(在优选变形中)另外的分层锁定在最简单的情况下表现出所述空气保持的三个阶段：

1.连续的空气层，仅通过各个支撑结构(毛发、柱、高地)承载和支撑，所述支撑结构在具有或不具有亲水性锁定中心的情况下可以是疏水性或超疏水性的(如果是具有亲水性锁定中心的情况，则优选地亲水性锁定中心位于所述支撑结构的上端)。因此大规模地减小了液体和固体之间的摩擦力，部分低于没有空气层的值的5％。然而，在该状态下(所述状态对于所有的其他技术特性实质上是理想的)，对压力波动情况下的空气损失的灵敏度是高的。关于空气损失的活化障碍(例如由于气泡的逸出)关于每单位面积所需的力或关于每单位面积所需的能量较低。

2.在已经发生空气损失的情况下，阶段1(如以上刚刚描述的状态)转变到阶段2：形成液体下表面的较大的、连贯的空气覆盖区域，但是未达到连续的空气层用的渗透阈值。各个空气覆盖表面区域通过分隔物确定界限或者通过与水接触并且通常阻止各个空气岛或隔间之间的气体交换的无空气涂布的表面区域确定界限。在该状态下，摩擦力减小仍然是显著的但是与状态1相比大幅度地减小。防护表面免得与水或液体接触仍然是实质上完全的或至少用于所保持的大部分(典型地，全部表面的最多仅2％至10％与水接触)。用于使空气从层或一般地使气体从层脱离的活化阈值显著地高于阶段1。

3.在空气例如由于非常强烈的压力波动而更进一步地损失的情况下，最终保持阶段是阶段3，在阶段3中，表面仅在疏水性缺口即所谓的空气窝中存储小空气体积。这些也可以在它们的面朝水的侧面具有亲水性锁定中心。空气层的摩擦力减小作用与阶段1相比在该状态下显著地减弱，并且在极端情况中不再存在。然而，甚至在阶段3中，根据地形构造，获得了被浸泡的固体的固体表面和水之间的接触面积的大幅度的减少，与没有填充气体的“空气窝”的状态相比，接触面积的减少通常超过10倍，也就是说仅少于10％的表面与水或者更一般地液体直接接触。

空气不言而喻地可以由非常一般地、任意期望的气体代替。水也可以由任意其他期望的液体取代。“疏水性的或超疏水性的”于是应当由“关于所述液体不润湿的或超不润湿的”代替(通过相应的接触角，非常近似于疏水性的和超疏水性的限定)，亲水性的钉应当由“亲液体性的”也就是说关于所述液体润湿的钉代替。这里，较小的差别是足够的：“亲水性的钉”不必要是教科书限定意义上的事实上的亲水性；在一些情况下，这些仅比其他疏水性(或一般地对于任意期望的液体为“疏液性”)表面更润湿就足够了。

在实施方式的变形中，也可以设置成：不设置三层平面的结构(仅设置一个平面)或设置两个平面或全部三个平面，或者替代地，可以设置规则或准规则构造的表面、随机构造的表面，所述表面具有一定的粗糙度并且在某些位置具有较小或较大的锁定中心，所述表面的自然压凹部用作空气窝。同样适合的作为具有特定粗糙度的表面的当然是多孔表面，其中位于表面上的孔能够作为空气窝。

所述类型的表面的一个特殊变形是纤维或纺织用纤维，所述纤维由于如上所述构造的表面而能够在液体下保持连续的或不连续的空气层。一切如以上刚刚描述，唯一例外的是所述的构造表面现在是纤维制表面。该表面也可以像上面已经说明的表面一样通过下述方式被再次构造：

●通过规则或不规则的地形构造，或者

●通过规则或不规则的化学构造(也就是说空间依赖的化学或生物化学表面功能化)或者

●通过表面粗糙度或者

●通过表面多孔

或者通过所述形式的组合，并且可以具有或不具有亲水性锁定中心。关于在液体下将气体保持在其表面的纤维，有意义的是可能从这些纤维构造或生产将气体或它们的表面保持在液体下的纺织品、织物、网状物、垫、绳、线、毡、浴衣(泳裤、泳衣等)等。同样还能想到的是例如为了实现摩擦力减小、抗污损作用或腐蚀防护，利用所述的空气保持纺织物涂布船、小艇、水上运动装置(包括冲浪板等)、浮标、钻井平台、测量站、测量器具、离岸风电场的水上组件、水中的其他结构等。

槐叶萍效应的使用；

●高活性液体用的无接触器皿。

●被反应伴侣(reactionpartner)的气垫包围的液体，所述气体或气体的组分或呈微小液滴形式的组分或微小颗粒的组分能够被供给所述反应伴侣。

●绝热用的空气垫的使用。

●摩擦力减小用的空气垫的使用。

●使用空气垫以获得抗污损效果。

●防止生物膜形成用的空气垫的使用。

●通过涂布杀菌剂、杀真菌剂、纳米银、纳米铜或含银和含铜组分能够实现毛发和基片表面自身的污损。

●电气绝缘和电流阻断用的空气垫的使用，特别是在电解液情况下的使用。

通过可回充的空气层达到耐久的槐叶萍效应：

●借助于泵或加压气瓶经由微细喷嘴或经由各个毛发之间的可透气表面回充空气层。

●通过液体介质(例如水)的电化分解、催化分解、光催化分解或电催化分解回充空气层。

●由于侵入的水的表面能量增大到使得其保持离开的程度并且由此液体介质中的所有气体和液体的局部压力的和等于槐叶萍气体层中的气体压力——这能够意味着这小于液体中的静水压力，所以通过溶解在液体中的气体组分回充空气层。

●以及为了增大气泡的形成用的活化能而针对性地应用该效应：由于气体层中的负压，液体介质仍被“拖”向叶毛的表面。

具有和不具有槐叶萍效应的空气层的产生：

尤其用于：

●空气保持。

●摩擦力减小。

●浮力。

●抗污损。

●腐蚀防护。

●粘着防护——通过以期望的方式“用空气涂布”生产抗粘着表面。

●与空气层的自动重填或主动重填的组合，这里将能够构造用于摩擦力减小的高效系统。

●通过毛发端部上的非极性特氟龙滑行物实现进一步的摩擦力减小。

●通过使毛发的上端的倾角比较浅，关于水到毛发层的渗透深度的润湿能量的衍生物、以及由此当液体进入时被排斥的排斥力大幅度增大。

●通过适当地选择弹性常数，成角度的毛发的弹性应当进一步确保毛发弯曲而不是被液体润湿。

图27的a)示出具有突起的单级系统的气体保持层，其中所有的突起具有实质上相同的纵向跨度。

图27的b)示出具有突起的两级系统的气体保持层，其中突起被分成短的突起和长的突起。

图28示出通过粗糙表面形成的气体保持层，其中表面的粗糙具有从大约10μm至大约3mm的长度范围。

图29a示出具有粗糙表面的气体保持层，所述表面呈单级系统的形式。图29b示出具有粗糙表面的气体保持层，所述表面呈两极系统的形式。图29c示出具有粗糙表面的气体保持层，所述表面呈三级系统的形式。

图30a示出形成在丝线状元件上的气体保持层。图30b示出丝线状或纤维状元件，所述元件具有呈两极系统的形式的气体保持层。

图31示出形成在丝线状元件上并且具有超疏水性表面的气体保持层，在所述表面上可选地形成亲水性点或钉。

图32示出形成在丝线状元件上的气体保持层，其中示出不同的表面构造。

图33示出形成在丝线状元件上的气体保持层，其中气体保持层具有环状结构。

附图标记说明

2壁

4液体

5气体

6表面覆盖体

10气体保持层

10c气体保持层10的基部

12可透气层片

14气体供给装置

16气体管道

18气体源

20阀

22调节装置

24传感器装置

26突出元件

27突出元件

28排气装置

30压凹部

32压凹部30的开口

34压凹部30的疏水性涂层

36表面涂层

38粗糙表面

40纤维

42分隔物

44气体保持层10的子区域

a排气方向

l纵向