October 5th, 2017
뒤에 계단 처럼 역방향 바이어스 분리 동시 다중 표면 양극을 통해 성공 양극 알루미늄 산화물을 날조를 위한 프로토콜 제공 됩니다. 그것은 반복적으로 동일한 알루미늄 기판, 전시는 손쉬운, 높은 수율, 그리고 깨끗 한 환경 전략을 적용할 수 있습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 계단과 같은 역 바이어스의 적용을 통해 동시 다중 표면 아노다이징과 직접 AAO 분리를 결합하여 양극 알루미늄 산화물(AAO)을 효율적으로 제조하는 것입니다. 이 방법은 아노다이징의 주요 문제를 변경하고 일반 기술 응용 프로그램을 위한 AAO 개발에 기여할 수 있습니다. 이 절차의 주요 장점은 다음과 같습니다 : 그것은 felicity에 있으며, 자원의 효율적인 사용이며, 수은 이염화물과 같은 독성 화학 물질의 사용을 피합니다.
이 기술은 알루미늄 기판의 모든 노출 된 표면에 AAO를 형성합니다. AAO 분리 후 남은 알루미늄 기판을 재사용 할 수 있으므로 단일 알루미늄 시편에서 많은 AAO를 제조 할 수 있습니다. 먼저 알루미늄 표본을 평행 육면체로 자르고 연마합니다.
350ml의 4:1 절대 에탄올과 60% 과염소산 용액을 저온 수조 순환기에 연결된 이중 재킷 비커에 붓습니다. 더미 알루미늄 표본을 기반으로 기판의 4/5가 잠기도록 용액 수준을 조정합니다. 수조 온도를 섭씨 7도보다 약간 낮게 설정하고 저어주면서 비커의 바깥쪽 부분을 통해 순환 매체를 흐르게 합니다.
그런 다음 알루미늄 시편을 아세톤에서 30-40 분 동안 초음파로 만듭니다. 아세톤과 탈 이온수로 기판을 헹구고 공기 또는 질소 가스의 흐름에서 완전히 건조시킵니다. 마른 알루미늄 기판과 백금 와이어를 전해 전지 뚜껑에서 40mm 간격으로 전극 통과에 고정합니다.
백금 와이어가 기판의 넓은 면과 일직선인지 확인하십시오. 과염소산 용액이 냉각되면 교반을 중지하십시오. 비커에 뚜껑을 놓고 기판과 백금 와이어를 담그십시오.
알루미늄 작동 전극을 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결합니다. 백금 상대 전극을 음극 단자에 연결합니다. 알루미늄 표면의 상태에 따라 2-4분 동안 백금 상대 전극에 대해 알루미늄 작동 전극에 양의 20볼트의 순방향 바이어스를 적용합니다.
잔류물이 벗겨져 과염소산 용액으로 미끄러져 내려가는지 기판을 모니터링합니다. 전해 연마가 완료되면 순방향 바이어스 적용을 중지하고 프로그래밍 가능한 전원 공급 장치를 분리하십시오. 용액에서 알루미늄 기판과 백금 와이어를 조심스럽게 제거합니다.
기질 95% 에탄올과 탈이온수를 여러 번 헹구어 잔류 과염소산을 제거합니다. 전기 연마 된 기판을 95 % 에탄올에 보관하십시오. AAO 제조 공정을 시작하려면: 저온 수조 순환기에 연결된 1리터 이중 재킷 비커에 0.3몰 수성 옥살산 용액 650ml를 붓습니다.
더미 알루미늄 시편을 기반으로 기판의 3/4이 잠기도록 용액 수준을 조정합니다. 수조 온도를 섭씨 15도보다 약간 낮게 설정하고 용액을 저어주기 시작합니다. 전기 연마된 알루미늄 기판을 공기 또는 질소 가스의 흐름 아래에서 완전히 건조시킵니다.
그런 다음 건조 기판과 백금 와이어를 50mm 떨어진 전해조 뚜껑에 연결합니다. 비이커에 뚜껑을 놓고 백금 와이어와 알루미늄 기판의 3/4이 옥살산 전해질에 잠겨 있는지 확인합니다. 양극 단자를 전해 연마된 알루미늄 작동 전극에 연결하고 음극 단자를 백금 상대 전극에 연결합니다.
100-150RPM으로 교반하면서 3시간 이상 상대 전극에 대해 작동 전극에 양의 40볼트의 양극 바이어스를 적용합니다. 그런 다음 바이어스 적용을 중지하고 클립을 분리합니다. 용액에서 기판을 조심스럽게 제거하십시오.
아세톤과 탈이온수로 기판을 여러 번 헹구어 잔류 옥살산을 제거합니다. pre-SMSA 후 핫플레이트에서 크롬산 수용액을 섭씨 60-65도로 가열합니다. 이 용액에 기판을 1-2시간 동안 담궈 pre-AAO를 제거합니다.
그런 다음 아세톤과 탈이온수로 기판을 여러 번 헹굽니다. 디지털 멀티미터를 사용하여 기판 전체의 저항을 측정하고 절연 pre-AAO가 완전히 제거되었는지 확인합니다. 다음으로, 전해 뚜껑에 기판과 백금 와이어를 다시 설치하고 이전에 사용한 옥살산 전해질에 담그십시오.
pre-SMSA와 동일한 구성으로 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치에 전극을 연결합니다. 교반하는 동안 백금 상대 전극에 대해 알루미늄 작업 전극에 양의 40볼트의 양극 바이어스를 적용합니다. AAO 레이어가 원하는 두께에 도달할 때까지 양극 바이어스를 계속 적용합니다.
메인 SMSA가 완료되면 바이어스 적용을 중지하고 용액 교반을 중지합니다. 음극 단자를 알루미늄 전극에 연결하고 양극 단자를 백금 전극에 연결합니다. 계단과 같은 역 바이어스를 적용하고 알루미늄 기판의 가장자리와 표면을 모니터링하여 버블링 효과와 분리를 확인합니다.
AAO가 상단의 기판에만 부착된 것으로 표시된 대로 모든 AAO가 성공적으로 분리되면 SRB 적용을 중지하고 전원 공급 장치를 분리합니다. 부분적으로 분리된 AAO가 손상되지 않도록 주의하면서 전해질에서 알루미늄 기판을 제거합니다. 기판과 부분적으로 분리된 AAO를 아세톤과 탈이온수로 여러 번 부드럽게 헹굽니다.
공기 또는 질소 가스의 흐름에서 샘플을 조심스럽게 건조시킵니다. 면도날이나 고정식 커터 날을 사용하여 알루미늄 기판에서 AAO를 수동으로 분리하십시오. AAO를 페트리 접시에 넣고 데시케이터에 보관하십시오.
그런 다음 AAO 분리된 알루미늄 기판을 따뜻한 크롬산 용액에 30분 동안 담그고 표면에서 잔류 알루미나를 에칭합니다. 에칭된 기판을 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 헹구고 건조시킵니다. 동일한 알루미늄 기판으로 제작 단위 시퀀스를 반복하여 원하는 대로 다중 표면 공정에서 AAO를 계속 준비합니다.
AAO는 전해질에 노출 된 알루미늄 기판의 5 개 표면으로 동시에 제작되었습니다. 이 다중 표면 공정은 동일한 기판으로 5 번 반복되었습니다. 개방 기공 및 장벽 측면 주사 전자 현미경 이미지는 각 AAO에 대해 동일한 패턴과 치수를 보여주었습니다.
현재 시간 데이터는 사전 SMSA, 기본 SMSA 및 계단과 같은 역 바이어스 단계에서 수집되었습니다. 전류 레벨은 두 SMSA에 대한 양극 전압 적용 시간이 증가함에 따라 점진적으로 감소했습니다. 현재 수준도 유닛 시퀀스의 수가 증가함에 따라 감소했습니다.
이는 각 반복에 따른 총 아노다이징 면적의 감소와 여러 표면의 양극 산화로 인한 부피 팽창에 의해 유도된 기계적 응력의 축적에 기인합니다. 양극 알루미늄 산화물은 상대적으로 높은 종횡비로 기공에 배열되어 가속되었습니다. 그들의 응용 분야에는 1차원 구조를 위한 비다공성 템플릿, 멤브레인 필터, 증발 또는 에칭 마스크 및 기타 전략 편향이 포함됩니다.
알루미늄 모노 표면에 AAO를 제조하는 기존의 방법은 특히 2단계 아노다이징 절차에서 우수한 생산 수율을 갖지 못했습니다. AAO는 일반적으로 이염화수은과 같은 독성 화학 물질로 나머지 알루미늄을 방해하여 알루미늄 기판에서 분리됩니다. 이 기술은 대량 생산에 잠재적으로 적용 할 수있는보다 친환경적이고 효율적인 방법을 사용했습니다.
계단과 같은 역 바이어스 분리는 기존의 방해 기술이나 지속적인 역 바이어스 분리보다 다중 표면 양극 산화 처리와 상당한 시너지 효과를 발휘합니다. 일단 마스터하면 이 기술을 조정하여 특정 응용 프로그램을 대상으로 하는 다양한 기능을 가진 AAO를 제작할 수 있습니다. 제대로 수행되는 경우.
향후 방향에는 타격을 분산시키는 적절한 방법을 찾는 것이 포함되며, 이를 통해 이 기술을 다른 아노다이징에 적용하여 수율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
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이 기사는 동시 다중 표면 아노다이징과 사다리꼴 역 바이어스 분리를 통해 나노 다공성 양극 산화 알루미늄(AAOs)를 제조하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 효율적이고 환경 친화적이며 알루미늄 기판을 반복 사용할 수 있습니다.
This method enables efficient, scalable production of nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) without toxic chemicals, supporting sustainable material sourcing for biopharma R&D. By allowing repeated reuse of aluminum substrates, it reduces resource consumption and waste in early-stage prototyping. The approach enhances predictive confidence in nanomaterial fabrication for drug delivery, biosensing, and diagnostic applications.
The method integrates into early discovery workflows by enabling on-demand generation of standardized nanomaterials for downstream biological evaluation.