פרוטוקול עבור בדיית nanoporous אנודי אלומיניום תחמוצות ויה anodization משטחים מרובים בו זמנית ואחריו הטיות הפוכה כמו מדרגות detachments מוצג. ניתן להחיל אותה שוב ושוב אותו המצע אלומיניום, מפגין נתיישב, לתפוקה גבוהה של אסטרטגיה לסביבה נקייה.
לאחר דיווח על anodization שני שלבים, nanoporous אנודי אלומיניום תחמוצות (AAOs) כבר נרחב מנוצל בתחומים מגוונים של יישומים תעשייתיים בשל הסידור שלהם תקופתי של nanopores עם מדעים יסודי גבוה יחסית יחס גובה-רוחב. עם זאת, הטכניקות שדווחו עד כה, אשר יכול להיות רק חוקי עבור מונו-פני anodization, להראות החסרונות הקריטיים, דהיינו, זמן רב, כמו גם מסובך נהלים, הדורשים כימיקלים רעילים, משאבים טבעיים יקרים . בנייר זה, נדגים שיטה נתיישב, יעיל, ו לסביבה נקייה כדי לפברק nanoporous AAOs אלקטרוליטים חומצה גופרתית, אוקסלית, אשר ניתן להתגבר על המגבלות הנובעות AAO קונבנציונאלי בדיית שיטות. ראשית, ברבים AAOs מיוצרים בבת אחת באמצעות משטחים מרובים בו זמנית anodization (SMSA), המציין mass-producibility של AAOs בעל תכונות דומות. שנית, AAOs האלה ניתן להפריד מן המצע אלומיניום (Al) על-ידי החלת הטיות הפוכה כמו מדרגות (SRBs) ב האלקטרוליט באותו המשמש את SMSAs, רומז מאפיינים טכנולוגיים פשטות וירוק. לבסוף, רצף יחידה המורכבת SMSAs ברצף בשילוב עם ניתוק מבוסס SRBs ניתן ליישם שוב ושוב המצע Al זהה, אשר מחזקת את היתרונות של אסטרטגיה זו מבטיחה גם את השימוש יעיל של משאבי הטבע.
AAOs אשר נוצרו על ידי אלגון המצע Al באלקטרוליט חומצי, משכו עניין רב מגוונות יסוד במדע ובתעשייה, לדוגמה, קשה תבניות עבור צינורות/nanowires1,2,3 , 4 , 5, האנרגיה אחסון התקנים6,7,8,9, חישה ביו10,11, סינון יישומים12,13 , 14, מסיכות מתאדים ו/או תצריב15,16,17, ו לחות קיבולי חיישנים18,19,20,21 ,22, בשל מבנה חלת דבש עצמית המסודרת שלהן, יחס גבוה של nanopores ולאחר מעולה תכונות מכניות23. להחלת את nanoporous AAOs ליישומים שונים אלו, הם צריכים להיות בודד טפסים עם מאוד לטווח מערך nanopores מסודרות. בהקשר זה, אסטרטגיות להשגת AAOs חייב לשקול היווצרות (אלגון) והן ההפרדה הליכים (ניתוק).
מנקודת מבט של היווצרות AAO, anodization מתון (להלן כאל MA) היה וותיקה תחת אלקטרוליטים חומצי גופרתית אוקסלית, פוספט23,24,25,26 ,27. עם זאת, תואר שני תהליכים הציג נמוך-תשואות של ייצור AAO עקב שיעור הצמיחה האיטית שלהם תלוי בעוצמות נמוכות יחסית של מתח אנודי, אשר להתדרדר עוד יותר באמצעות תהליך בן שני שלבים MA לשיפור תקופתיות של nanopores28 ,29. לפיכך, קשה anodization (HA) טכניקות הוצעו כחלופות של תואר שני על ידי החלת המתחים אנודי גבוה יותר (אלקטרוליט חומצה אוקסלית גופרתית) או באמצעות מרוכז יותר אלקטרוליט (חומצה זרחתית)30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40. חה תהליכים להראות שיפורים ברורים של שיעורי צמיחה, כמו גם הסדרי תקופתיים, והואיל וכתוצאה מכך AAOs הפך להיות יותר עדין, הצפיפות של nanopores היו מופחתים30. בנוסף, מערכת קירור יקרים נדרש יחלוף החימום של ג’ול הנגרמת על ידי צפיפות זרם גבוה31. תוצאות אלו להגביל את תחולת פוטנציאלי AAOs באמצעות תהליכים HA.
הפרדת AAO מפני השטח המתאים צלחת באל, תחריט כימי סלקטיבי של המצע Al הנותרים היה מנוצל נרחב ביותר בתהליכים אמא וגם HA משימוש בכימיקלים רעילים, כגון נחושת כלורי35,39 ,41,42 או כספית כלוריד16,17,43,44,45,46, 47 , 48 , 49. עם זאת, שיטה זו מעוררת תופעות לוואי חסרון, למשל, זמן תגובה ארוך יותר פרופורציונליים לעובי הנותרים באל, זיהום של AAO על ידי יונים של מתכות כבדות, שאריות מזיקות לסביבות הגוף האנושי/טבעי , ושימוש לא יעיל של משאבים בעלי ערך. לכן, נעשו ניסיונות רבים למימוש ניתוק ישיר AAO. למרות המתח cathodic-delamination-50,–51 והן מתח אנודי דופק ניתוק7,41,42,52, 53,54,55 להציג ההצטיינות מלאכותית הנותרים המצע הניתנים לשימוש חוזר, הטכניקה לשעבר לוקח זמן כמעט דומות עם אלה שיטות צריבה כימית50. על אף האמור ההקטנה ברורה של זמן העיבוד, כימיקלים מזיקים, תגובתי, דוגמאות butanedione ו/או חומצה על-כלורית, שימשו ניתוק אלקטרוליטים, טכניקות האחרון55, שם ניקיון נוסף הליך נדרש בשל האלקטרוליט משתנה בין ההליך אילגון לפרופילי אלומיניום, התולש. במיוחד, התולש התנהגויות ואיכות AAOs מנותקת להשפיע קשות את העובי. במקרה AAO בעובי דק יחסית, האחד מנותקת עשוי להכיל סדקים ו/או פתחים.
כל הגישות ניסיוני המפורטים לעיל הוחלו על “יחיד-משטח” של הדגימה באל, למעט למטרות הגנה/הנדסת משטח, תכונה זו המגבלות קריטי המוצגים טכנולוגיות המקובלת של הזיוף AAO מבחינת התשואה, כמו גם processibility, אשר גם השפעות תחולת56,AAOs57פוטנציאליים.
כדי לספק את הביקושים בתחומים הקשורים AAO במונחים של תפוקה גבוהה, נתיישב, גישות טכנולוגיות ירוקות, דיווחנו בעבר על SMSA וניתוק ישיר דרך SRBs תחת גופרתית56 וחומצה אוקסלית57 אלקטרוליט, בהתאמה. זה עובדה ידועה כי ברבים AAOs יכול להיווצר על משטחים מרובים של המצע Al שקוע לתוך אלקטרוליטים חומצי. עם זאת, SRBs, הבחנה מפתח של השיטות שלנו, לאפשר בניתוק של AAOs האלה של משטחים מרובה המקביל של המצע Al באלקטרוליט חומצי באותו המשמש את SMSAs המציין ייצור המוני, פשטות, וירוק טכנולוגי המאפיינים. ברצוננו לציין כי ניתוק מבוסס-SRBs היא אסטרטגיית אופטימלית עבור AAOs ברבים מפוברק על ידי56,SMSAs57 , אפילו חוקי עבור דקים יחסית עוביים של AAOs57 בהשוואה delamination cathodic (כלומר, הטיה הפוכה קבוע) על יחיד-השטחf “> 51. לבסוף, רצף יחידה המורכבת SMSAs ברצף בשילוב עם ניתוק מבוסס SRBs ניתן ליישם שוב ושוב המצע Al אותו, הימנעות פרוצדורות מסובכות וכימיקלים רעילים/תגובתי, מה שמחזק את היתרונות של שלנו אסטרטגיות, מבטיח גם את השימוש יעיל של משאבים טבעיים.
בנייר זה, אנחנו הפגינו בהצלחה תשואה גבוהה, נתיישב, ושיטת לסביבה נקייה כדי לבדות nanoporous AAOs דרך SMSA ו SRBs-פלוגה, אשר יכול לחזור אל המצע Al באותו לשיפור משמעותי mass-producibility כמו כמו השימושיות של משאבים טבעיים מוגבלת. כפי שמוצג בתרשים זרימה של איור 1a, האסטרטגיה שמפברק שלנו AAO מבוסס על ano…
The authors have nothing to disclose.
המחברים אין לחשוף.
Sulfuric Acid >98% | DUKSAN reagent | 5950 | |
Oxalic Acid Anhydrous, 99.5-100.2% | KANTO chemical | 31045-73 | |
Phosphoric Acid, 85% | SAMCHUN chemical | P0463 | |
Perchloric Acid, 60% | SAMCHUN chemical | P0181 | Highly Reactive |
Chromium(VI) Oxide | Sigma Aldrich | 232653 | Strong Oxidizer |
Ethanol, 95% | SAMCHUN chemical | E0219 | |
Absolute Ethanol, 99.9% | SAMCHUN chemical | E1320 | |
Double Jacket Beaker | iNexus | 27-00292-05 | |
Low Temperature Bath Circulator | JEIO TECH | AAH57052K | |
Programmable DC Power Supply | PNCYS | EDP-3001 | |
Aluminum Plate, >99.99% | Goodfellow | ||
Platinum Cylinder | Whatman | 444685 | |
Pure & Ultra Pure Water System (Deionized Water) | Human Science | Pwer II & HIQ II |