Method Article

Anodizations multi superfície simultâneas e preconceitos reversa da escada, como desprendimento de óxidos de alumínio anódico em ácido sulfúrico e ácido oxálico eletrólito

DOI:

10.3791/56432

⸱

October 5th, 2017

 ,  ,  ,  , 
1School of Advanced Materials Science and Engineering, Sungkyunkwan University, 2Department of Applied Organic Materials Engineering, Inha University

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Um protocolo para a fabricação de óxidos de alumínio anódico nanoporous através de simultânea múltiplas superfície anodização, seguido pelos destacamentos de enviesamentos reversa da escada, como é apresentado. Pode ser aplicado várias vezes para o mesmo substrato de alumínio, exibindo um facile, alto rendimento e estratégia ambientalmente limpa.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Após noticiar a anodização em duas fases, nanoporous óxidos de alumínio anódico (AAOs) têm sido amplamente utilizados nos campos de Ciências fundamentais e aplicações industriais devido seu arranjo periódico de nanoporos com versátil relativamente elevada relação de aspecto. No entanto, as técnicas relataram até agora, que poderia ser apenas válida para anodização de mono-superfície, mostrar desvantagens críticas, ou seja, procedimentos demorados, bem como complicados, exigindo produtos químicos tóxicos e desperdiçar valiosos recursos naturais . Neste artigo, vamos demonstrar um método fácil, eficiente e ambientalmente limpo para fabricar nanoporous AAOs em eletrólitos ácidos oxálico e ácido sulfúrico, que podem superar as limitações que resultam da AAO convencional métodos de fabricação. Primeiros, plurais AAOs são produzidos ao mesmo tempo através da simultânea multi superfície anodização (SMSA), indicando a mass-producibility do AAOs com qualidades comparáveis. Em segundo lugar, aqueles AAOs podem ser separadas da carcaça de alumínio (Al) aplicando a escada-como inverter polarizações (SRB) no mesmo eletrólito usado para as SMSAs, implicando a simplicidade e verde características tecnológicas. Finalmente, uma sequência de unidade consiste as SMSAs sequencialmente combinadas com desapego SRB-baseado pode ser aplicada várias vezes ao mesmo substrato de Al, que reforça as vantagens dessa estratégia e também garante o uso eficiente dos recursos naturais.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

AAOs formada pela anodização Al substrato em um eletrólito de ácido, têm atraído grande interesse em diversas ciências fundamentais e da indústria, por exemplo, a difícil modelos para nanofios de1,2,3 , 4 , 5, energia armazenamento dispositivos6,7,8,9, bio-detecção10,11, filtragem de aplicações12,13 , 14, máscaras para evaporação e/ou gravura15,16,17e umidade capacitivos sensores18,19,20,21 ,22, devido à sua estrutura de favo de mel Self ordenada, alta proporção de nanoporos e propriedades mecânicas superiores23. Para aplicar o nanoporous AAOs estas várias aplicações, devem ser formas autônomas com um altamente e matriz ordenada de longo alcance de nanoporos. A este respeito, estratégias para a obtenção AAOs considere formação (anodização) e separação (desanexar) procedimentos.

No ponto de vista da formação AAO, anodização suave (doravante como MA) estava bem estabelecida sob eletrólitos ácidos fosfórico, sulfúrico e oxálico23,24,25,26 ,,27. No entanto, processos de MA exibiram baixos-rendimentos de fabricação AAO devido a sua taxa de crescimento lento dependendo relativamente baixas intensidades de tensões anódicos, que iria deteriorar-se ainda mais através de um processo de duas etapas MA para melhorar a periodicidade dos nanoporos28 ,29. Assim, técnicas de anodização dura (HA) foram propostas como alternativas de MA aplicando umas mais altas tensões anódicos (eletrólito de ácido oxálico/Ácido sulfúrico) ou usando o eletrólito (ácido fosfórico) mais concentrada30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40. HA processos mostram melhorias distintas de taxas de crescimento, bem como arranjos periódicos, Considerando que resultando AAOs tornou-se mais frágil, e uma densidade populacional de nanoporos foram reduzidas de30. Além disso, um caro sistema de refrigeração é necessário para dissipar o aquecimento de Joule causado por alta densidade de corrente31. Estes resultados restringem a aplicabilidade potencial do AAOs através de processos HA.

Para separar um AAO de superfície correspondente da placa de Al, decapagem química seletiva do substrato restante Al mais amplamente foi utilizada em processos de MA e HA, usando produtos químicos tóxicos, tais como cloreto de cobre35,39 ,41,42 ou mercúrio cloreto16,17,,43,44,,45,46, 47 , 48 , 49. no entanto, este método induz indesejáveis efeitos colaterais, por exemplo, um tempo de reação proporcional a espessura restante da Al, contaminação da AAO por íons de metais pesados, resíduos nocivos aos ambientes do corpo humano/natural e o uso ineficiente de recursos valiosos. Portanto, muitas tentativas foram feitas para a realização de desprendimento direto de um AAO. Embora tanto a tensão catódica delaminação50,51 e a tensão anódica pulso destacamento7,41,42,52, 53,54,55 apresentam um mérito que os restante Al substrato pode ser reutilizado, a antiga técnica leva tempo quase comparável com os métodos de decapagem química50. Não obstante a clara redução do tempo de processamento, produtos químicos prejudiciais e altamente reativos, por exemplos butanodiona e/ou ácido perclórico, foram usados como desanexação de eletrólitos no último técnicas55, onde uma limpeza adicional procedimento é necessário devido o eletrólito mudança entre o processo de anodização e desmontar. Especialmente, a desmontar comportamentos e qualidade do AAOs desanexado severamente influenciam a espessura. No caso da AAO com espessura relativamente mais fina, aquele destacado pode conter rachaduras e/ou aberturas.

Todas as abordagens experimentais listadas acima foram aplicadas a uma "single-superfície" do espécime Al, excluindo fins de proteger/engenharia de superfície e esta característica das limitações de crítica de exposições de tecnologias convencionais de fabricação AAO em termos de rendimento, bem como a capacidade de processamento, que também influencia a aplicabilidade potencial da AAOs56,57.

Para satisfazer as exigências crescentes nos campos AAO-relacionados em termos de facile, alto rendimento e verdes abordagens tecnológicas, relatamos anteriormente na SMSA e desprendimento direto através de SRBs sob56 de ácido sulfúrico e ácido oxálico57 eletrólito, respectivamente. É um fato bem conhecido que AAOs plural podem ser formados nas várias superfícies do substrato Al imergido em ácido eletrólitos. No entanto, SRB, uma distinção fundamental dos nossos métodos, habilitar o desprendimento daqueles AAOs das correspondentes multi superfícies do substrato Al no mesmo eletrólito ácido usado para as SMSAs indicando a produção em massa, simplicidade e tecnológica verde características. Gostaríamos de salientar que o destacamento SRB-baseado é uma estratégia ideal para plural AAOs fabricado pela SMSAs56,57 e ainda válida para espessuras relativamente mais finas da AAOs57 quando comparado com delaminação catódica (ou seja, constante polarização reversa) single-superfície 51. Finalmente, uma sequência de unidade consiste as SMSAs sequencialmente combinadas com desapego SRB-baseado pode ser aplicada várias vezes ao mesmo substrato Al, evitando procedimentos complicados e produtos químicos tóxicos/reativa, que reforça as vantagens do nosso estratégias e também garante o uso eficiente dos recursos naturais.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

por favor, esteja ciente de todos as materiais relacionados fichas de segurança (MSDS) antes de começar. Apesar da natureza ecológica do presente protocolo, alguns ácidos e oxidantes são utilizados nos procedimentos correspondentes. Além disso, usar todo o pessoal protetor equipamento apropriado (jaleco, luvas, óculos de segurança, etc.).

1. preparação da solução

Nota: após a vedação completa do vaso contendo solução, vigorosa agitação magnética foi aplicada a todas as soluções à temperatura ambiente, em tempo útil.

  1. Preparação da solução de ácido perclórico
    1. misturar 100 mL de ácido perclórico (HClO 4, 60%) com 400 mL de etanol absoluto (C 2 H 5 OH, 100%) na relação entre o volume de 1 a 4.
  2. Preparação da solução de ácido crômico
    1. dissolver 9,0 g de óxido de crômico (CrO 3) e ácido fosfórico a 20,3 mL (H 3 PO 4, 85%) em 479,7 mL (D.I.) de água desionizada (CrO 3: H 3 PO 4 = 0.18 M:0.56 M).
  3. Preparação do eletrólito de ácido sulfúrico
    1. Mix 16,2 mL de ácido sulfúrico (H 2 SO 4, 98%) em 983,8 mL de água D.I. resultando em concentração molar de 0,3 M.
  4. Preparação do eletrólito de ácido oxálico
    1. dissolver 27.012 g anidro ácido oxálico (C 2 H 2 O 4) em 1 L de água D.I. resultando em concentração molar de 0,3 M.

2. Pré-tratamento de Al Substrate

  1. amostra de usinagem Al
    1. corta o espécime Al purificado (> 99,99% de pureza) em forma de paralelepípedo retangular (largura x altura x espessura = 20,0 x 50,0 x 1,0 mm) com ângulos retos entre todos as superfícies adjacentes, que é conhecido como " substrato " daqui por diante.
    2. Polonês multi superfícies do substrato Al mecanicamente, usando uma lixa com número adequado de ISO/FEPA Grit designação mais P1000.
      Nota: Consulte as Informações complementares para obter mais detalhes.
  2. Polimento electrolítico simultâneo em várias superfícies do substrato Al
    1. Pour aproximado 350 mL de solução de ácido perclórico etanol matraz de duplo revestimento, com capacidade máxima de 600 mL. Em seguida, mergulhe quatro quintos do substrato Al em solução de ácido perclórico.
    2. Conjunto, a temperatura da solução de ácido perclórico a 7 ± 0,1 ° C utilizando um Circulador de banho ligada para um copo de duplo revestimento.
    3. Limpar o substrato Al através de ultrasonication em acetona de 30-40 min e enxaguar usando acetona e D.I de água algumas vezes para remover resíduos orgânicos nas superfícies do substrato Al.
    4. Secar o substrato Al usando pistola de ar ou nitrogênio (N 2) sopro de gás para a eliminação de solventes residuais.
      Nota: Secagem Natural sob ambientes atmosféricos não é ser recomendado porque os solventes traços afectam os efeitos de polimento electrolítico.
    5. Conectar o eletrodo de trabalho de substrato de Al (W.E.) para o porto de positivo (+) e o platina (Pt) fio elétrodo contrário (C.E.) à porta do programável DC fonte de alimentação, usando clipes de crocodilo de negativo (-). O substrato de Al e Pt fio devem ser paralelas entre si (ver a Figura S2).
    6. Aplicar apresentar viés de +20.0 V a W.E. Al em relação a C.E. Pt para 2-4 min em média. Dependendo da condição de superfície, tais como contaminação ou aspereza, o tempo de aplicação pode ser mantido até 5 min. inspecionar todas as superfícies imersa na solução para verificar se os resíduos na superfície descascam e deslize para baixo para a solução. Durante esta etapa, a agitação magnética não é recomendada porque a inspeção é difícil sob agitação, e o fluxo de solução pode influenciar o efeito de polimento electrolítico.
      Nota: Fazer não electropolish por mais de 5 min, o que pode vir a deteriorar as superfícies.
      Opção: Corrente-tempo de gravação (eu-t) características de comportamento através de interface de PC é útil para monitorar o processo de polimento electrolítico incluindo pontos anormais se eles existem.
    7. Parar de aplicar o viés e desconectar o jacaré. Pegar o substrato Al e eletrodo Pt cuidadosamente a partir da solução de polimento electrolítico. Em seguida, remova a solução residual na superfície do substrato Al usando etanol (95%) e d. i água algumas vezes. Se o polimento electrolítico é executado corretamente, espelho-como superfícies polidas do substrato Al podem ser identificadas (ver a Figura S1 e S3 figura).
    8. Armazenar o eletropolido Al de substrato em etanol (95%) até o próximo procedimento para minimizar a oxidação da superfície.

3. Fabricação maciça da AAOs sob o eletrólito de ácido oxálico

Nota: para AAOs com um arranjo de longo alcance de nanoporos ' periodicidade, SMSAs fases foram utilizados, em que periodicamente texturizado Al multi superfícies foram obtenção através do pre-SMSA, e em seguida, principal-SMSA foi conduzido para a fabricação do AAOs altamente qualificado. Aplicação repetitiva de uma sequência de unidade pode continuar produzindo AAOs plurais e quase idênticos até o substrato Al permanece. " n " denota o número da sequência aplicada.

  1. n th Pre-SMSA
    1. Pour aproximado 650 mL de solução aquosa de ácido oxálico com concentração molar de 0,3 M para um copo duplo de jaqueta com capacidade máxima de 1,0 L. Em seguida, imergir cerca de três quartos do substrato Al a solução de ácido oxálico.
    2. Conjunto, a temperatura do eletrólito de ácido oxálico 15 ± 0,1 ° C utilizando um Circulador de banho ligada para um copo de duplo revestimento.
    3. Buscar o eletropolido Al substrato de etanol e remova o solvente residual usando uma pistola de ar ou sopro de gás de 2 N.
    4. Conectar o eletropolido Al substrato W.E. (+) e Pt fio ao C.E. (-) da fonte de alimentação DC programável usando um grampo de jacaré. O substrato de Al e Pt fio devem ser paralelos uns aos outros. Em seguida, mergulhar a parte eletropolido do substrato Al eletrólito de ácido oxálico.
      Nota: Verifique se existe espaço suficiente (por exemplo, aproximado de 1 cm) entre o topo do eletrólito ácido e parte inferior do clipe jacaré conectado à carcaça do Al, caso contrário corrosão severa ocorre na posição de jacaré clip conectado.
    5. Aplicar a polarização anódica de +40.0 V a W.E. em relação a C.E. para mais de 1-2 h, sob agitação magnética moderada de 100-150 rpm para manter a temperatura do eletrólito.
      Nota: Se o tempo de Pre-SMSA é demasiado curto, multi superfícies do substrato Al serão não ser texturizadas adequadamente.
      Opção: Gravação eu-t características comportamento através de interface de PC é útil para a compreensão de comportamentos típicos na SMSA.
    6. Stop aplicando anódica viés after acabamento pré-SMSA e desconectar o jacaré. Pegar a amostra cuidadosamente do eletrólito ácido e enxaguar o pre-SMSAed Al substrato usando acetona e d. i água algumas vezes.
  2. n th Pre-AAOs gravura
    1. definir a temperatura da solução aquosa de ácido crômico a 60-65 ° C.
    2. Substrato mergulhar o pre-SMSAed Al em solução de ácido crômico para 1-2 h remover pre-AAOs no substrato Al.
    3. Enxaguar o pre-AAOs removido Al substrato com acetona e água D.I. algumas vezes. Medir a resistência do substrato Al para confirmar se o pre-AAOs foram completamente removido na superfície. Se não, repita novamente o procedimento de condicionamento (passo 3.2.2).
  3. n th principal-SMSA
    1. re-configurar todas as condições experimentais e conexões como aqueles usados na etapa 3.1.
      Nota: Convém que o eletrólito de ácido oxálico pode ser usado em um par de sequências, e isso não influencia as qualidades do principal-AAOs. No entanto, para comparações quantitativas, é recomendável que o eletrólito é usado em uma sequência inteira e então trocou com um fresco.
    2. Aplicar a polarização anódica de +40.0 V a W.E. em relação a C.E.; aplicar o tempo pode variar dependendo da espessura desejável da AAO. Taxa de crescimento da AAO foi estimada em cerca de 8,0 e 7,5 μm/h na frente e volta a superfície do substrato Al à temperatura de 15 ° C, eletrólito respectivamente (consulte a referência 57 para obter mais detalhes).
  4. n th SRB-destacamento
    1. parar de aplicar a polarização anódica e mexendo depois de terminar o principal-SMSA e conectar-se a principal-SMSAed Al substrato C.E. (-) e Pt fio para W.E. (+) do controlador programável fonte de alimentação alternando cada agrafo.
    2. Aplicar o SRB e inspecionar efeitos subidos típicos junto às bordas do substrato Al coberto com principal-AAOs multi. Detalhes da condição de reforçadores, tais como a intensidade do início RB, número de escadas e a duração em cada escada, estão estreitamente correlacionados com a espessura do principal-AAOs. Para principal-AAOs mais espessas do que a 60 μm, escada em SRBs era controlada de V -21 a -24 V com o incremento de -1 V e sem intervalo de tempo entre escadas adjacentes. A duração para V -21 -22 V e -23 V foi fixada em 10 min, e a escada final de -24 V foi mantida até o desmontar processo concluído (ver referência 57 para obter mais detalhes, incluindo o caso da AAOs diluidor).
      Nota: É altamente recomendável para um iniciante para utilizar controle de PC com interface de SRB e gravar o eu-curvas características de t durante este procedimento.
    3. Saia aplicando SRBs depois de terminar o desapego e desconectar o jacaré. Pegar a amostra cuidadosamente do eletrólito ácido e lavá-los cuidadosamente com acetona e água d. i de um número suficiente de vezes.
    4. Separar cada AAO correspondente Al superfície completamente. Depois passo 3.4.3, partes superiores do AAOs destacado ainda estão ligadas ao substrato de Al, que deve ser manualmente quebrada.
  5. n th alumina Residual gravura
    1. definir a temperatura da solução de ácido crômico a 60-65 ° C e mergulhe o substrato Al AAOs-destacado por cerca de 30 min eliminar da alumina residual.
    2. Pick-up o Al gravado substrato e enxágue com acetona e D.I. água algumas vezes. Medir a resistência para confirmar a remoção completa de alumina residual. Se não, repita a etapa 3.5.2.
  6. n + 1 th sequência
    1. vá para o passo 3.1 e repetir toda a sequência usando o substrato residual do Al da alumina-gravadas.

4. Fabricação maciça da AAOs sob o eletrólito de ácido sulfúrico

Nota: nesta seção, são apontadas condições claramente diferentes no passo 3.

  1. n th Pre-SMSA
    1. Pour aproximado 650 mL de solução aquosa de ácido sulfúrico (0,3 M) para um copo duplo de jaqueta com capacidade máxima de 1,0 L. Então, cerca de três quartos do substrato Al é imerso em solução de ácido sulfúrico a.
    2. Regule a temperatura do eletrólito 0 ± 0,1 ° C.
    3. Remover o solvente residual sobre o substrato Al usando uma pistola de ar ou sopro de gás N 2, eletropolido e conectar o substrato Al para uma fonte de alimentação DC programável usando clipes de crocodilo (consulte a etapa 3.1.4)
    4. Aplicar viés anódica de +25.0 V a W.E. em relação a C.E. para mais de 1-2 h, sob agitação magnética moderada (100-150 rpm).
    5. Quit aplicando a polarização anódica depois de terminar pre-SMSA e desconectar o jacaré. Buscar e enxaguar o pre-SMSAed Al substrato usando acetona e d. i água algumas vezes.
      Nota: para n th Pre-AAOs gravura, consulte a etapa 3.2.
  2. n th principal-SMSA
    1. re-configurar todas as condições experimentais e conexões como aqueles usados na etapa 4.1.
    2. Aplicar a mesma polarização anódica. Tempo de aplicação pode ser variado dependendo da espessura AAO desejável. Taxa de crescimento da AAO foi estimada para ser aproximadamente 5,3 μm/h (consulte a referência de 56 para mais detalhes).
  3. n th SRB-destacamento
    1. pare de aplicar a polarização anódica e mexendo depois de terminar o principal-SMSA e conectar-se a principal-SMSAed Al substrato C.E. (-) e Pt fio para W.E. (+) de alimentação de DC programável alimentação alternando cada agrafo.
    2. Aplicar reforçadores e inspecionar efeitos subidos típicos junto às bordas multi da amostra. Escada em SRBs era controlada de -15 V para -17 V com o incremento de -1 V e sem intervalo de tempo entre escadas adjacentes. A duração para -15 V e -16 V foi fixada em 10 min, e escada final de -17 V foi mantida até o procedimento de desmontar concluído.
      Nota: Com base na natureza mais frágeis da AAOs fabricado sob o eletrólito de ácido sulfúrico, o nível atual foi aumentado abruptamente nos momentos remoçà acompanhados com sons de estalidos perceptíveis.
    3. Saia aplicando os SRBs depois de terminar o desapego e desconectar o jacaré. Pegar a amostra cuidadosamente do eletrólito ácido e enxaguar cuidadosamente com acetona e água d. i um número suficiente de vezes.
    4. Separar cada AAO superfície correspondente Al mecanicamente por quebrar as partes superiores da AAOs como desanexado.
      Nota: Para n th alumina Residual gravura consulte Passo 3.5.
  4. n + 1 th sequência
    1. vá para a etapa 4.1 e repetir toda a sequência usando o substrato residual do Al da alumina-gravadas.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fluxograma de nth AAO fabricando sequência composta principalmente de duas etapas SMSAs, SRB-destacamento e relacionados a decapagem química foi apresentado esquematicamente na Figura 1a. Cada inserção mostrar uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM) da morfologia superfície correspondente em cada procedimento individual e uma fotografia tirada imediatamente depois da SRB-destacamento. Uma ilustração esquemática após a total...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Neste trabalho, temos demonstrado com sucesso um facile, alto rendimento e ambientalmente limpo método para fabricar nanoporous AAOs pela SMSA e SRB-destacamento, que poderia ser repetido o mesmo substrato de Al para melhorar significativamente a mass-producibility como bem como a utilização dos limitados recursos naturais. Conforme mostrado no fluxograma da Figura 1a, nossa estratégia de fabricação AAO baseia a anodização convencional em duas fases, que foi modificada na situação de várias ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Esta pesquisa foi apoiada em parte pela pesquisa nacional Fundação da Coreia (NRF) subvenção financiada pelo governo da Coreia (MSIP) (n. º 2016R1C1B1016344 e 2016R1E1A2915664).

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Os autores não têm nada para divulgar.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Ácido sulfúrico >98%reagente DUKSAN5950
Ácido oxálico anidro, 99,5-100,2%KANTO químico31045-73
Ácido fosfórico, 85%SAMCHUN químicoP0463
Ácido perclórico, 60%SAMCHUN químicoP0181
Óxido de cromo (VI)Sigma Aldrich232653forte Etanol oxidante
, 95%SAMCHUN químicoE0219
Etanol absoluto, 99,9%SAMCHUN químicoE1320
Copo de jaqueta duplaiNexus27-00292-05
Circulador de banho de baixa temperaturaJEIO TECHAAH57052K
Fonte de alimentação DC programávelPNCYSEDP-3001 
Placa de alumínio, >99.99%Goodfellow
cilindro de platinaWhatman444685
puro e Sistema de Água Ultra Pura (Água Deionizada)Ciência HumanaPwer II & HIQ II
altamente reativo

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hong, Y. K., et al. Tuning and enhancing photoluminescence of light-emitting polymer nanotubes through electron-beam irradiation. Adv. Funct. Mater. 19 (4), 567-572 (2009).
  2. Hong, Y. K., et al. Fine Characteristics Tailoring of Organic and Inorganic Nanowires Using Focused Electron-Beam Irradiation. Angew. Chem. Int. Ed. 50 (16), 3734-3738 (2011).
  3. Lee, J. H., et al. Iron-gold barcode nanowires. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (20), 3663-3667 (2007).
  4. Qin, L., Banholzer, M. J., Millstone, J. E., Mirkin, C. A. Nanodisk codes. Nano Lett. 7 (12), 3849-3853 (2007).
  5. Park, D. H., Kim, M. S., Joo, J. Hybrid nanostructures using π-conjugated polymers and nanoscale metals: synthesis, characteristics, and optoelectronic applications. Chem. Soc. Rev. 39 (7), 2439-2452 (2010).
  6. Ahn, Y. K., et al. Enhanced electrochemical capabilities of lithium ion batteries by structurally ideal AAO separator. J. Mater. Chem. A. 3 (20), 10715-10719 (2015).
  7. Chen, J., Wang, S., Ding, L., Jiang, Y., Wang, H. Performance of through-hole anodic aluminum oxide membrane as a separator for lithium-ion battery. J. Membr. Sci. 461, 22-27 (2014).
  8. Gao, Y., et al. Three-dimensional nanotube electrode arrays for hierarchical tubular structured high-performance pseudocapacitors. Nanoscale. 8 (27), 13280-13287 (2016).
  9. Hu, J., et al. Dual-template ordered mesoporous carbon/Fe2O3 nanowires as lithium-ion battery anodes. Nanoscale. 8 (26), 12958-12969 (2016).
  10. Kim, K., et al. Externally controlled drug release using a gold nanorod contained composite membrane. Nanoscale. 8 (23), 11949-11955 (2016).
  11. Poplausks, R., et al. Electrochemically etched sharp aluminium probes with nanoporous aluminium oxide coatings: Demonstration of addressed DNA delivery. RSC Adv. 4 (89), 48480-48485 (2014).
  12. Chen, X., Qiu, M., Ding, H., Fu, K., Fan, Y. A reduced graphene oxide nanofiltration membrane intercalated by well-dispersed carbon nanotubes for drinking water purification. Nanoscale. 8 (10), 5696-5705 (2016).
  13. Dervin, S., Dionysiou, D. D., Pillai, S. C. 2D nanostructures for water purification: graphene and beyond. Nanoscale. 8 (33), 15115-15131 (2016).
  14. Han, K., Heng, L., Wen, L., Jiang, L. Biomimetic heterogeneous multiple ion channels: a honeycomb structure composite film generated by breath figures. Nanoscale. 8 (24), 12318-12323 (2016).
  15. Kim, J., Kim, Y. H., Choi, S. H., Lee, W. Curved Silicon Nanowires with Ribbon-like Cross Sections by Metal-Assisted Chemical Etching. ACS Nano. 5 (6), 5242-5248 (2011).
  16. Zeng, Z., et al. Fabrication of Graphene Nanomesh by Using an Anodic Aluminum Oxide Membrane as a Template. Adv. Mater. 24 (30), 4138-4142 (2012).
  17. Lim, N., et al. A tunable sub-100 nm silicon nanopore array with an AAO membrane mask: reducing unwanted surface etching by introducing a PMMA interlayer. Nanoscale. 7 (32), 13489-13494 (2015).
  18. Zhang, J., Liu, X., Neri, G., Pinna, N. Nanostructured Materials for Room-Temperature Gas Sensors. Adv. Mater. 28 (5), 795-831 (2016).
  19. Blank, T. A., Eksperiandova, L. P., Belikov, K. N. Recent trends of ceramic humidity sensors development: A review. Sens. Actuators B. 228, 416-442 (2016).
  20. Kim, Y., et al. Capacitive humidity sensor design based on anodic aluminum oxide. Sens. Actuators B. 141 (2), 441-446 (2009).
  21. Mahboob, M. R., Zargar, Z. H., Islam, T. A sensitive and highly linear capacitive thin film sensor for trace moisture measurement in gases. Sens. Actuators B. 228, 658-664 (2016).
  22. Sharma, K., Islam, S. S. Optimization of porous anodic alumina nanostructure for ultra high sensitive humidity sensor. Sens. Actuators B. 237, 443-451 (2016).
  23. Lee, W., Park , S. J. Porous Anodic Aluminum Oxide: Anodization and Templated Synthesis of Functional Nanostructures. Chem. Rev. 114 (15), 7487-7556 (2014).
  24. Keller, F., Hunter, M., Robinson, D. Structural features of oxide coatings on aluminum. J. Electrochem. Soc. 100 (9), 411-419 (1953).
  25. Diggle, J. W., Downie, T. C., Goulding, C. W. Anodic oxide films on aluminum. Chem. Rev. 69 (3), 365-405 (1969).
  26. O'Sullivan, J. P., Wood, G. C. The Morphology and Mechanism of Formation of Porous Anodic Films on Aluminium. Proc. R. Soc. London A. 317 (1531), 511-543 (1970).
  27. Thompson, G. E., Wood, G. C. Porous anodic film formation on aluminium. Nature. 290 (5803), 230-232 (1981).
  28. Masuda, H., Fukuda, K. Ordered Metal Nanohole Arrays Made by a Two-Step Replication of Honeycomb Structures of Anodic Alumina. Science. 268 (5216), 1466-1468 (1995).
  29. Masuda, H., Satoh, M. Fabrication of Gold Nanodot Array Using Anodic Porous Alumina as an Evaporation Mask. Jpn. J. Appl. Phys. 35 (1B), L126-L129 (1996).
  30. Chu, S. Z., Wada, K., Inoue, S., Isogai, M., Yasumori, A. Fabrication of Ideally Ordered Nanoporous Alumina Films and Integrated Alumina Nanotubule Arrays by High-Field Anodization. Adv. Mater. 17 (17), 2115-2119 (2005).
  31. Lee, W., Ji, R., Gösele, U., Nielsch, K. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization. Nature Mater. 5 (9), 741-747 (2006).
  32. Li, Y., Zheng, M., Ma, L., Shen, W. Fabrication of highly ordered nanoporous alumina films by stable high-field anodization. Nanotechnology. 17 (20), 5101-5105 (2006).
  33. Li, Y. B., Zheng, M. J., MA, L. High-speed growth and photoluminescence of porous anodic alumina films with controllable interpore distances over a large range. Appl. Phys. Lett. 91 (7), 073109(2007).
  34. Lee, W., et al. Structural engineering of nanoporous anodic aluminium oxide by pulse anodization of aluminium. Nature Nanotech. 3 (4), 234-239 (2008).
  35. Li, Y., Ling, Z. Y., Chen, S. S., Wang, J. C. Fabrication of novel porous anodic alumina membranes by two-step hard anodization. Nanotechnology. 19 (22), 225604(2008).
  36. Schwirn, K., et al. Self-Ordered Anodic Aluminum Oxide Formed by H2SO4 Hard Anodization. ACS Nano. 2 (2), 302-310 (2008).
  37. Yao, Z., Zheng, M., MA, L., Shen, W. The fabrication of ordered nanoporous metal films based on high field anodic alumina and their selected transmission enhancement. Nanotechnology. 19 (46), 465705(2008).
  38. Lee, W., Kim, J. C., Cösele, U. Spontaneous Current Oscillations during Hard Anodization of Aluminum under Potentiostatic Conditions. Adv. Funct. Mater. 20 (1), 21-27 (2010).
  39. Yi, L., Zhiyuan, L., Shuoshuo, C., Xing, H., Xinhua , H. Novel AAO films and hollow nanostructures fabricated by ultra-high voltage hard anodization. Chem. Commun. 46 (2), 309-311 (2010).
  40. Kim, M., Ha, Y. C., Nguyen, T. N., Choi, H. Y., Kim, D. Extended self-ordering regime in hard anodization and its application to make asymmetric AAO membranes for large pitch-distance nanostructures. Nanotechnology. 24 (50), 505304(2013).
  41. Chen, W., Wu, J. S., Yuan, J. H., Xia, X. H., Lin, X. H. An environment-friendly electrochemical detachment method for porous anodic alumina. J. Electroanal. Chem. 600 (2), 257-264 (2007).
  42. Gao, L., Wang, P., Wu, X., Yang, S., Song, X. A new method detaching porous anodic alumina films from aluminum substrates. J. Electroceram. 21 (1-4 SPEC), 791-794 (2008).
  43. Asoh, H., Nishio, K., Nakao, M., Tamamura, T., Masuda, H. Conditions for Fabrication of Ideally Ordered Anodic Porous Alumina Using Pretextured Al. J. Electrochem. Soc. 148 (4), B152-B156 (2001).
  44. Wu, M. T., Hon Leu, I. C., H, M. Effect of polishing pretreatment on the fabrication of ordered nanopore arrays on aluminum foils by anodization. J. Vac. Sci. Technol., B. 20 (3), 776-782 (2002).
  45. Asoh, H., Ono, S., Hirose, T., Nakao, M., Masuda, H. Growth of anodic porous alumina with square cells. Electrochim. Acta. 48 (20-22), 3171-3174 (2003).
  46. Masuda, H., et al. Ordered Mosaic Nanocomposites in Anodic Porous Alumina. Adv. Mater. 15 (2), 161-164 (2003).
  47. Chu, S. Z., et al. Large-Scale Fabrication of Ordered Nanoporous Alumina Films with Arbitrary Pore Intervals by Critical-Potential Anodization. J. Electrochem. Soc. 153 (9), B384-B391 (2006).
  48. Byun, J., Lee, J. I., Kwon, S., Jeon, G., Kim, J. K. Highly Ordered Nanoporous Alumina on Conducting Substrates with Adhesion Enhanced by Surface Modification: Universal Templates for Ultrahigh-Density Arrays of Nanorods. Adv. Mater. 22 (18), 2028-2032 (2010).
  49. Gong, J., Butler, W. H., Zangari, G. Tailoring morphology in free-standing anodic aluminium oxide: Control of barrier layer opening down to the sub-10 nm diameter. Nanoscale. 2 (5), 778-785 (2010).
  50. Schneider, J. J., Engstler, J., Budna, K. P., Teichert, C., Franzka, S. Freestanding, highly flexible, large area, nanoporous alumina membranes with complete through-hole pore morphology. Eur. J. Inorg. Chem. 2005 (12), 2352-2359 (2005).
  51. Choudhary, E., Szalai, V. Two-step cycle for producing multiple anodic aluminum oxide (AAO) films with increasing long-range order. RSC Adv. 6 (72), 67992-67996 (2016).
  52. Yuan, J. H., He, F. Y., Sun, D. C., Xia, X. H. A Simple Method for Preparation of Through-Hole Porous Anodic Alumina Membrane. Chem. Mater. 16 (10), 1841-1844 (2004).
  53. Yuan, J. H., Chen, W., Hui, R. J., Hu, Y. L., Xia, X. H. Mechanism of one-step voltage pulse detachment of porous anodic alumina membranes. Electrochim. Acta. 51 (22), 4589-4595 (2006).
  54. Zhao, S., Chan, K., Yelon, A., Veres, T. Preparation of open-through anodized aluminium oxide films with a clean method. Nanotechnology. 18 (24), 245304(2007).
  55. Brudzisz, A., Brzózka, A., Sulka, G. D. Effect of processing parameters on pore opening and mechanism of voltage pulse detachment of nanoporous anodic alumina. Electrochim. Acta. 178, 374-384 (2015).
  56. Hong, Y. K., Kim, B. H., Kim, D. I., Park, D. H., Joo, J. High-yield and environment-minded fabrication of nanoporous anodic aluminum oxide templates. RSC Adv. 5 (34), 26872-26877 (2015).
  57. Jeong, S. H., et al. Massive, eco-friendly, and facile fabrication of multi-functional anodic aluminum oxides: application to nanoporous templates and sensing platforms. RSC Adv. 7 (8), 4518-4530 (2017).
  58. Houser, J. E., Hebert, K. R. The role of viscous flow of oxide in the growth of self-ordered porous anodic alumina films. Nature Mater. 8 (5), 415-420 (2009).
  59. Jessensky, O., Müller, F., Gösele, U. Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina. Appl. Phys. Lett. 72 (10), 1173-1175 (1998).
  60. Li, F., Zhang, L., Metzger, R. M. On the Growth of Highly Ordered Pores in Anodized Aluminum Oxide. Chem. Mater. 10 (9), 2470-2480 (1998).
  61. Li, A. P., Müller, F., Bimer, A., Nielsch, K., Gösele, U. Hexagonal pore arrays with a 50-420 nm interpore distance formed by self-organization in anodic alumina. J. Appl. Phys. 84 (11), 6023-6026 (1998).
  62. Nielsch, K., Choi, J., Schwirn, K., Wehrspohn, R. B., Gösele, U. Self-ordering Regimes of Porous Alumina: The 10% Porosity Rule. Nano Lett. 2 (7), 677-680 (2002).
  63. Yanagishita, T., Masuda, H. High-Throughput Fabrication Process for Highly Ordered Through-Hole Porous Alumina Membranes Using Two-Layer Anodization. Electrochim. Acta. 184, 80-85 (2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Anodic Aluminum OxidesSimultaneous Multi surface AnodizationStair like Reverse BiasesSulfuric Acid ElectrolyteOxalic Acid ElectrolyteAAO DetachmentAluminum Substrate ReuseElectropolishing ProcedureChromic Acid SolutionScanning Electron Microscopy

Related Articles