Anodizations multi-superficie simultanea e pregiudizi inversa scala-come distaccamento di ossidi di alluminio anodico in solforico e acido ossalico elettrolita

AAOs che sono state formate da anodizzazione Al substrato in un elettrolita acido, hanno attirato grande interesse in diverso fondamentale scienza e dell’industria, ad esempio, modelli di duri per nanotubi/nanofili^{1,2,3 , 4 , 5}, energia deposito dispositivi^6,7,8,9, biosensori^10,11, filtraggio applicazioni^{12,13 , 14}, maschere per evaporazione e/o incisione^15,16,17e capacitivo di umidità sensori^{18,19,20,21 ,22}, a causa della loro struttura self-ordinato a nido d’ape, ad elevato allungamento dei nanopori e proprietà meccaniche superiori²³. Per l’applicazione nanoporosi AAOs a queste varie applicazioni, dovrebbero essere forme autoportante con un altamente e matrice ordinata a lungo raggio di nanopori. A questo proposito, strategie per l’ottenimento di AAOs devono considerare sia la formazione (anodizzazione) che la separazione le procedure (disconnessione).

Dal punto di vista della formazione AAO, anodizzazione mite (in seguito denominata MA) era ben stabilita sotto elettroliti di acido solforico, fosforico e ossalico^{23,24,25,26 ,27}. Tuttavia, i processi MA hanno esibito basso-rendimenti di fabbricazione AAO a causa del loro tasso di crescita lento a seconda di intensità relativamente bassa tensione anodica, che cominciano a deteriorarsi attraverso un processo di MA in due fasi per migliorare la periodicità dei nanopori^{28 ,29}. Così, tecniche di anodizzazione dura (HA) sono state proposte come alternative di MA applicando più alte tensioni anodiche (elettrolito di acido ossalico/solforico) o utilizzando più concentrata dell’elettrolito (acido fosforico)^{30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40}. HA processi Visualizza distinti miglioramenti dei tassi di crescita, nonché a modalità periodica, mentre con conseguente AAOs è diventato più fragile, e la densità dei nanopori sono stati ridotti di³⁰. Inoltre, un costoso sistema di raffreddamento è necessario per il riscaldamento di Joule causata da alta densità di corrente³¹di dissipazione. Questi risultati limitano l’applicabilità potenziale dell’AAOs tramite processi HA.

Per separare un AAO da superficie corrispondente della confezione Al piatto, acquaforte chimica selettiva del substrato Al restante era più ampiamente utilizzata nei processi MA sia HA usando i prodotti chimici tossici, come il cloruro di rame^{35,39 ,41,42} o mercurio cloruro^{16,17,43,44,45,46, 47 , 48 , 49}. Tuttavia, questo metodo induce effetti collaterali sfavorevoli, ad esempio, un più lungo tempo di reazione proporzionale allo spessore restante Al, contaminazione di AAO di ioni di metalli pesanti, residui nocivi agli ambienti naturali/corpo umano e l’uso inefficiente delle risorse preziose. Pertanto, molti tentativi sono stato fatti per realizzare diretto distacco di un AAO. Sebbene sia tensione catodica delaminazione^50,51 e tensione anodica di impulso distacco^{7,41,42,52, 53,54,55} presentano un merito che la restante Al substrato possa essere riutilizzato, la tecnica EX richiede tempo quasi comparabile con quelli in acquaforte chimica metodi⁵⁰. Nonostante la netta riduzione del tempo di elaborazione, prodotti chimici nocivi e altamente reattivi, per esempi butanedione e/o acido perclorico, vennero utilizzati come scollegamento elettroliti in quest’ultimo tecniche⁵⁵, dove una pulizia supplementare procedura è necessaria a causa di elettrolita cambia tra la procedura di scollegamento e anodizzazione. In particolare, i comportamenti e le qualità della staccata AAOs scollegamento gravemente influenzare lo spessore. Nel caso l’AAO con spessore relativamente sottile, quella indipendente potrebbe contenere crepe e/o aperture.

Tutti gli approcci sperimentali sopra elencati sono stati applicati a una “superficie singola” dell’esemplare Al, escluse superfici proteggendo/ingegneria fini e questa caratteristica dei limiti critici Mostre tecnologie convenzionali di fabbricazione AAO in termini di rendimento, nonché la lavorabilità, che influenza anche l’applicabilità potenziale di AAOs^56,57.

Per soddisfare le crescenti esigenze in campo AAO-relative in termini di facile, ad alto rendimento e approcci tecnologici verdi, precedentemente abbiamo segnalato su SMSA e distacco diretto attraverso SRB sotto solforico⁵⁶ e acido ossalico⁵⁷ elettrolita, rispettivamente. È un fatto ben noto che AAOs plurale può essere formato sulle superfici multiple del substrato Al immersi in elettroliti acidi. Tuttavia, SRB, una distinzione fondamentale dei nostri metodi, abilitare il distacco di quei AAOs dalle multi-superfici corrispondente del substrato nell’elettrolita acido stesso utilizzato per il SMSAs che indica la produzione di massa, la semplicità e verde tecnologico caratteristiche. Vorremmo sottolineare che basati su SRB distacco è una strategia ottimale per plurale AAOs fabbricato da SMSAs^56,57 e anche valide per spessori relativamente più sottile dell’AAOs⁵⁷ se confrontato con delaminazione catodica (cioè, costante polarizzazione inversa) su superficie singolaf “> 51. Infine, una sequenza di unità composto da SMSAs in sequenza combinati con distacco basati su SRB può essere applicata ripetutamente per lo stesso Al substrato, evitando procedure complicate e sostanze chimiche tossiche/reattive, che rafforza i vantaggi del nostro strategie e garantisce anche l’uso efficiente delle risorse naturali.