Summary
Un protocollo per fabbricare nanoporosi ossidi di alluminio anodico tramite simultanea multi-superficie anodizzazione, seguita da distaccamenti di pregiudizi inversa scala-come è presentato. Può essere applicato ripetutamente la stesso substrato di alluminio, che esibiscono un facile, ad alto rendimento e strategia ecologicamente pulito.
Abstract
Dopo la segnalazione sull'anodizzazione in due fasi, ossidi di alluminio anodico nanoporosi (AAOs) sono stati ampiamente utilizzati nei campi versatili di scienze fondamentali e le applicazioni industriali a causa della loro disposizione periodica di nanopori con relativamente alta rapporto di aspetto. Tuttavia, le tecniche segnalate finora, che potrebbe essere solo valida per mono-superficie anodizzazione, Mostra critici svantaggi, cioè, richiede tempo come pure complicate le procedure, che richiedono prodotti chimici tossici e di sprecare preziose risorse naturali . In questa carta, dimostriamo un metodo facile, efficiente ed ecologicamente pulito per fabbricare nanoporosi AAOs in elettroliti di acido solforici e ossalico, in grado di superare le limitazioni che derivano da AAO convenzionale metodi di fabbricazione. In primo luogo, plurale AAOs sono prodotte contemporaneamente attraverso simultanea multi-superficie anodizzazione (SMSA), che indica mass-producibility di AAOs con qualità paragonabile. In secondo luogo, quelli AAOs può essere separato dal substrato di alluminio (Al) applicando la scala-come inverso polarizzazioni (SRB) in elettrolito stesso utilizzato per la SMSAs, implicando semplicità e verde caratteristiche tecnologiche. Infine, una sequenza di unità composto da SMSAs in sequenza combinati con distacco basati su SRB può essere applicata più volte per lo stesso Al substrato, che rafforza i vantaggi di questa strategia e inoltre garantisce l'uso efficiente delle risorse naturali.
Introduction
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/nanofili1,2,3 , 4 , 5, energia deposito dispositivi6,7,8,9, biosensori10,11, filtraggio applicazioni12,13 , 14, maschere per evaporazione e/o incisione15,16,17e capacitivo di umidità sensori18,19,20,21 ,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 ossalico23,24,25,26 ,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 nanopori28 ,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 rame35,39 ,41,42 o mercurio cloruro16,17,43,44,45,46, 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 delaminazione50,51 e tensione anodica di impulso distacco7,41,42,52, 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 AAOs56,57.
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 SMSAs56,57 e anche valide per spessori relativamente più sottile dell'AAOs57 se confrontato con delaminazione catodica (cioè, costante polarizzazione inversa) su superficie singola 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.
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Protocol
si prega di essere consapevoli di tutti i relativi materiali schede di sicurezza (MSDS) prima di iniziare. Nonostante la natura ecologica del presente protocollo, alcuni acidi e ossidanti sono utilizzati nelle procedure corrispondenti. Inoltre, utilizzare tutti i dispositivi di protezione personale (camice, guanti, occhiali di sicurezza, ecc.).
1. preparazione della soluzione
Nota: dopo la completa sigillatura del vaso contenente soluzione, vigorosa agitazione magnetica è stato applicato a tutte le soluzioni a temperatura ambiente in un tempo sufficiente.
- Preparazione della soluzione di acido perclorico
- miscelare 100 mL di acido perclorico (HClO 4, 60%) con 400 mL di etanolo assoluto (C 2 H 5 OH, 100%) in rapporto 1 a 4 volume.
- Preparazione della soluzione di acido cromico
- sciogliere 9,0 g ossido cromico (CrO 3) e 20,3 mL acido fosforico (H 3 PO 4, 85%) in 479,7 mL (D.I.) di acqua deionizzata (CrO 3: H 3 PO 4 = 0.18 M:0.56 M).
- Preparazione dell'acido solforico elettrolito
- Mix 16,2 mL di acido solforico (H 2 SO 4, 98%) in 983,8 mL di acqua D.I. conseguente concentrazione molare di 0,3 M.
- Preparazione dell'elettrolita acido ossalico
- 27.012 sciogliere g acido ossalico anidro (C 2 H 2 O 4) in 1 litro d'acqua D.I. con conseguente concentrazione molare di 0,3 M.
2. Pretrattamento di Al Substrate
- lavorazione Al campione
- tagliare il preparato Al purificato (> puro al 99,99%) in forma di parallelepipedo rettangolare (larghezza x altezza x spessore = 20,0 x 50,0 x 1,0 mm) con retto tra tutti le superfici adiacenti, che viene definito come " substrato " seguito.
- Lucidare le multi-superfici del substrato Al meccanicamente utilizzando carta vetrata con adeguato numero ISO/FEPA grana denominazione più di P1000.
Nota: Vedere le Informazioni supplementari per maggiori dettagli.
- Simultanea elettrolucidatura su multi-superfici del substrato Al
- Pour approssimativa 350 mL di soluzione di acido perclorico etanolo in Becher giacca doppio con capienza massima di 600 mL. Immergere quindi, quattro quinti del substrato in soluzione di acido perclorico.
- Insieme la temperatura della soluzione di acido perclorico a 7 ± 0,1 ° C utilizzando un circolatore vasca collegata ad un becher giacca doppio.
- Pulita Al substrato mediante sonicazione in acetone per 30-40 minuti e sciacquare con acetone e D.I acqua alcune volte per rimuovere residui organici sulle superfici del substrato Al.
- a secco Al substrato utilizzando-pistola ad aria o azoto (N 2) colpo di gas per l'eliminazione dei solventi residui.
Nota: Appassimento naturale in ambienti atmosferici non è essere raccomandato perché le tracce di solvente influenzano negativamente gli effetti di elettrolucidatura. - Collegare l'elettrodo di lavoro Al substrato (W.E.) per il porto di positivo (+) e il platino (Pt) filo controelettrodo (C.E.) alla porta negativo (-) del programmabile DC alimentazione, utilizzando morsetti a coccodrillo. Al substrato e Pt filo dovrebbe essere parallele tra loro (vedere la Figura S2).
- Applica inoltrare in media bias di +20.0 V al W.E. Al riguardo Pt C.E. per 2-4 min. A seconda delle condizioni superficiali, come la contaminazione o rugosità, la data di applicazione potrebbe essere mantenuta fino a 5 min di ispezionare tutte le superfici immerse nella soluzione per controllare se i residui sulla superficie staccano e scivolare giù nella soluzione. Durante questo passaggio, sotto agitazione magnetica non è consigliabile perché l'ispezione è difficile sotto agitazione, e il flusso di soluzione potrebbe influenzare l'effetto di elettrolucidatura.
Nota: Non non electropolish per più di 5 min, che potrebbe deteriorarsi le superfici.
Opzione: Registrazione tempo corrente (ho-t) caratteristiche comportamento tramite interfaccia PC è utile per il monitoraggio della procedura di elettrolucidatura compresi punti anormale se essi esistono. - Interrompere l'applicazione di bias e scollegare i morsetti a coccodrillo. Pick up Al substrato ed elettrodo Pt attentamente dalla soluzione elettrolucidatura. Quindi, rimuovere la soluzione di residui sulla superficie del substrato Al utilizzando etanolo (95%) e d. i acqua un paio di volte. Se l'elettrolucidatura viene eseguita correttamente, può essere identificato come uno specchio finitura della superficie del substrato Al (vedere la Figura S1 e S3 di figura).
- Memorizzare elettrolucidato Al substrato in etanolo (95%) fino a quando la prossima procedura per ridurre al minimo l'ossidazione superficiale.
3. Massiccia fabbricazione di AAOs sotto elettrolita acido ossalico
Nota: per AAOs con una disposizione a lungo raggio di nanopori ' periodicità, procedura in due fasi SMS come sono stati utilizzati, in cui periodicamente martellata erano Al multi-superfici ottenere attraverso pre-SMSA, e poi, è stata condotta principale-SMSA per fabbricare il AAOs altamente qualificati. Applicazione ripetuta di una sequenza di unità può continuare a produrre AAOs plurale e quasi identici fino a quando rimane Al substrato. " n " denota il numero della sequenza applicata.
- n th Pre-SMSA
- Pour approssimativa 650 mL di soluzione acquosa di acido ossalico con concentrazione molare di 0,3 M in un becher di intercapedine con capienza massima di 1,0 L. Quindi, immergere circa tre quarti del substrato nella soluzione di acido ossalico.
- Insieme la temperatura dell'elettrolito di acido ossalico a 15 ± 0,1 ° C utilizzando un circolatore vasca collegata ad un becher giacca doppio.
- Pick up elettrolucidato Al substrato da etanolo e togliere il solvente residuo utilizzando un'aria-pistola o N 2 gas blow.
- Collegare l'elettrolucidato Al substrato di W.E. (+) e Pt filo al C.E. (-) di programmabile alimentazione DC utilizzando un morsetto a coccodrillo. Al substrato e Pt filo dovrebbe essere paralleli a vicenda. Quindi, immergere la parte elettrolucidato del substrato in elettrolito di acido ossalico.
Nota: Assicurarsi che spazio sufficiente (ad es., circa 1 cm) esiste tra la sommità dell'elettrolita acido e fondo il morsetto a coccodrillo connesso Al substrato, altrimenti grave corrosione si verifica in corrispondenza della posizione alligator clip collegato. - Applicare polarizzazione anodica di 40,0 V W.E. rispetto al C.E. per più di 1-2 h sotto moderata agitazione magnetica di 100-150 giri/min per il mantenimento della temperatura dell'elettrolito.
Nota: Se il tempo di Pre-SMSA è troppo breve, multi-superfici del substrato Al verranno non essere strutturate correttamente.
Opzione: Registrazione ho-comportamento caratteristiche t tramite interfaccia PC è utile per comprendere i comportamenti tipici in SMSA. - Stop applicando anodica bias afrifinitura pre-SMSA, ter e scollegare i morsetti a coccodrillo. Raccogliere il campione accuratamente da elettrolita acido e sciacquare il pre-SMSAed Al substrato utilizzando acetone e acqua d. i un paio di volte.
- n th Pre-AAOs acquaforte
- impostare la temperatura della soluzione acquosa di acido cromico a 60-65 ° C.
- Immergere il pre-SMSAed Al substrato acido cromico soluzione per 1-2 h rimuovere pre-AAOs sul substrato Al.
- Sciacquare il pre-AAOs rimosso Al substrato con acetone e acqua D.I. un paio di volte. Misurare la resistenza del substrato per confermare se il pre-AAOs siano state rimosse completamente sulla superficie. Se non, ripetere nuovamente la procedura di acquaforte (punto 3.2.2).
- n th Main-SMSA
- ri-impostare tutte le condizioni sperimentali e connessioni come quelli utilizzati nel passaggio 3.1.
Nota: Si noti che elettrolita acido ossalico può essere utilizzato in un paio di sequenze, e questo non influenza le qualità di principale-AAOs. Tuttavia, per confronti quantitativi, è consigliabile che l'elettrolito è usato in una intera sequenza e poi scambiato con una fresca. - Applicare la polarizzazione anodica di 40,0 V a W.E. rispetto al C.E.; l'applicazione di tempo può essere variato a seconda dello spessore desiderabile di AAO. Tasso di crescita di AAO è stato stimato essere circa 8.0 e 7.5 μm/h sulla parte anteriore e la superficie posteriore del substrato alla temperatura dell'elettrolito di 15 ° C, rispettivamente (vedere riferimento 57 per ulteriori dettagli).
- ri-impostare tutte le condizioni sperimentali e connessioni come quelli utilizzati nel passaggio 3.1.
- n th SRB-distacco
- Stop applicando la polarizzazione anodica e mescolando dopo aver terminato il main-SMSA e collegare la conduttura-SMSAed Al substrato a C.E. (-) e Pt filo al W.E. (+) della DC programmabile alimentazione elettrica di commutazione ogni morsetto a coccodrillo.
- Applicare gli SRB e ispezionare gli effetti tipici di bubbling lungo ai multi-bordi del substrato Al coperto con main-AAOs. Dettagli di SRB condizione, come intensità di RB di inizio, numero di scale e durata in ogni scala, sono correlati molto attentamente con lo spessore di main-AAOs. Per main-AAOs più spessa di 60 μm, scala in SRB è stata controllata da -21 V a -24 V con l'incremento del -1 V e senza intervallo di tempo tra le scale adiacenti. La durata per -21 V -22 V e -23 V è stata fissata a 10 min, e la scala finale di -24 V è stata mantenuta fino a quando la procedura di scollegamento completata (Vedi riferimento 57 per ulteriori dettagli, compreso il caso di diluente AAOs).
Nota: È consigliabile per un principiante utilizzare controllo PC interfacciato di SRB e registrare il ho-t curve caratteristiche durante questa procedura. - Chiudere l'applicazione SRB dopo aver terminato il distacco e scollegare i morsetti a coccodrillo. Raccogliere il campione accuratamente da elettrolita acido e risciacquarli accuratamente con acetone e acqua d. i un numero sufficiente di volte.
- Separare ogni AAO dalla corrispondente Al superficie completamente. Subito dopo passo 3.4.3, parti superiori del AAOs indipendente sono ancora connessi Al substrato, che dovrebbe essere interrotto manualmente.
- n th residua allumina acquaforte
- impostare la temperatura della soluzione di acido cromico a 60-65 ° C e immergere AAOs-distaccato Al substrato per circa 30 min eliminare residuo allumina.
- Pick up l'inciso Al substrato e sciacquare con acetone e D.I. acqua un paio di volte. Misurare la resistenza per confermare la rimozione completa del residuo dell'allumina. Se non, ripetere il punto 3.5.2.
- sequenza di n + 1 th
- andare al punto 3.1 e ripetere l'intera sequenza usando il residuo allumina-inciso Al substrato.
4. Massiccia produzione di AAOs sotto acido solforico elettrolito
Nota: In questa sezione sono indicate le condizioni chiaramente diverse da quelli nel passaggio 3.
- n th Pre-SMSA
- Pour approssimativa 650 mL di soluzione acquosa di acido solforico (0,3 M) in un becher di intercapedine con capienza massima di 1,0 L. Poi, circa tre quarti del substrato Al è immerso nella soluzione di acido solforico.
- Impostare la temperatura dell'elettrolito a 0 ± 0,1 ° C.
- Togliere il solvente residuo su elettrolucidato Al substrato utilizzando un'aria-pistola o N 2 gas blow e collegare Al substrato per un rifornimento di corrente continua programmabile mediante morsetti a coccodrillo (fare riferimento al punto 3.1.4)
- Applica polarizzazione anodica di +25.0 V di W.E. rispetto al C.E. per più di 1-2 h sotto agitazione magnetica moderato (100-150 giri/min).
- Quit applicando la polarizzazione anodica dopo aver finito pre-SMSA e scollegare i morsetti a coccodrillo. Pick up e sciacquare il pre-SMSAed Al substrato utilizzando acetone e acqua d. i un paio di volte.
Nota: per n th Pre-AAOs acquaforte, fare riferimento al punto 3.2.
- n th Main-SMSA
- ri-impostare tutte le condizioni sperimentali e connessioni come quelli utilizzati nel passaggio 4.1.
- Applicare la stessa polarizzazione anodica. L'applicazione di tempo può essere variata a seconda di un spessore AAO desiderabile. Tasso di crescita di AAO è stato stimato a circa 5,3 μm/h (Vedi riferimento 56 per maggiori dettagli).
- n th SRB-distacco
- chiudere applicando la polarizzazione anodica e mescolando dopo aver terminato il main-SMSA e collegare la conduttura-SMSAed Al substrato a C.E. (-) e Pt filo al W.E. (+) di potenza DC programmabile fornitura di commutazione ogni morsetto a coccodrillo.
- Applicare SRB e ispezionare gli effetti tipici di bubbling lungo ai multi-bordi del campione. Scala in SRB è stata controllata da -15 V a -17 V con l'incremento del -1 V e senza intervallo di tempo tra le scale adiacenti. La durata per -15 V e -16 V è stata fissata a 10 min, e scala finale di -17 V è stata mantenuta fino a quando la procedura di scollegamento completata.
Nota: Basato sulla natura più fragile dell'AAOs fabbricato sotto acido solforico elettrolito, il livello attuale è stato aumentato bruscamente nei momenti scollegamento accompagnato con evidente ticchettii. - Chiudere l'applicazione gli SRB dopo aver terminato il distacco e scollegare i morsetti a coccodrillo. Raccogliere il campione accuratamente da elettrolita acido e sciacquare accuratamente con acetone e acqua d. i un numero sufficiente di volte.
- Separare ogni AAO dalla superficie Al corrispondente meccanicamente rompendo le parti superiori del come-staccato AAOs.
Nota: Per n th residua allumina acquaforte fare riferimento al punto 3.5.
- sequenza di n + 1 th
- andare al punto 4.1 e ripetere l'intera sequenza usando il residuo allumina-inciso Al substrato.
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Representative Results
Diagramma di flusso di nth AAO fabbricando sequenza costituita principalmente da due fasi SMSAs, SRB-distacco ed il relativo attacco chimico è stato presentato schematicamente in Figura 1a. Ogni margine Visualizza un'immagine del microscopio elettronico a scansione (SEM) della morfologia superficiale corrispondente a ogni singola procedura e una fotografia scattata immediatamente dopo il distacco di SRB. Un'illustrazione schematica dopo la totale 5th ripetizione della sequenza unità ha esibito i vantaggi di SMSA e strategie basate su SRB (Figura 1b). ho-t curve caratteristiche di pre- e principale-SMSAs fino a 5 sequenze dith sono stati confrontati in Figura 2a e 2b Figura, rispettivamente. Un confronto dei ho-t curve caratteristiche da ogni procedura di disconnessione di SRB sono mostrate in Figura 2C. Fotografia e immagini di SEM corrispondente di main-AAOs ottenuti da superfici anteriore e posteriore sotto ossalico e acido solforico elettroliti sono presentati nella Figura 3 e Figura 4, rispettivamente.
Figura 1 : n th Procedure di fabbricazione AAOs (n = 1, 2, 3...). (un) Schema flusso grafico tra cui immagini di SEM corrispondenti a nth AAOs fabbricando sequenza: substrato (i) Al incontaminate, (ii) elettro lucidatura, (iii) nth pre-SMSA, (iv) nth pre-AAOs acquaforte, (v) nth principale-SMSA, (vi) nth SRB-disconnessione, (vii) nth acquaforte di allumina residua. Una sequenza di unità era raffigurata con casella tratteggiata blu. (b) schematica illustrazione che mostra plurale AAOs con uguali dimensioni delle corrispondenti superfici con successo sono stati ottenuti dalle multi-superfici di una piastra Al singola attraverso 5th applicazioni ripetitive della sequenza di unità. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : I comportamenti peculiari durante due fasi SMSAs e SRB-separazioni di AAOs sotto dell'elettrolito di acido ossalico a 15 ° C. Curve caratteristiche - t di (un) pre- e (b) principale-SMS come da 1st a 5th sequences, rispettivamente. (c) - t curve caratteristiche delle procedure SRB-scollegamento da 1st a 5th sequenze. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3 : Fotografia dei rimanenti Al substrato e principale-AAOs dopo 5 th applicazioni ripetitive della sequenza unità sotto acido ossalico elettrolita. AAOs ottenuti dalla parte anteriore e posteriore superfici erano distinti dalle caselle di rosso e blu tratteggiate, rispettivamente. Inserti: Poro aperto e barriera lato immagini al SEM del corrispondente 1st a 5th principale-AAOs. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4 : Fotografia dei rimanenti Al substrato e principale-AAOs dopo 5th applicazioni ripetitive della sequenza unità sotto acido solforico elettrolito. AAOs ottenuti dalla parte anteriore e posteriore superfici erano distinti dalle caselle di rosso e blu tratteggiate, rispettivamente. Inserti: Poro aperto e barriera lato immagini al SEM del corrispondente 1st a 5th principale-AAOs. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
In questa carta, abbiamo dimostrato con successo un facile, ad alto rendimento e l'ambiente pulito metodo per fabbricare nanoporosi AAOs attraverso SMSA e SRB-distacco, che potrebbe essere ripetuta per lo stesso Al substrato per migliorare significativamente la mass-producibility come Beh come usabilità della risorsa naturale limitata. Come mostrato nel diagramma di flusso di Figura 1a, la nostra strategia di fabbricazione AAO è basato sull'anodizzazione convenzionale in due fasi, che modifica la situazione di multi-superfici. Singole procedure ha funzionato e indipendenti delle altre superfici, perché i campi elettrici nelle procedure SMSAs elettrolucidatura e due passaggi sono stati formati nelle direzioni normali sulle multi-superfici, dove si verifica la reazione elettrochimica contemporaneamente. In questo punto di vista, posizione di ogni superficie e corrispondente AAO sarà definiti per quanto riguarda il controelettrodo, come mostrato in Figura 1b; ad esempio, "Anteriore" designare una superficie affrontare il controelettrodo di Pt e così via.
Incontaminate Al substrato ha mostrato più ruvide superfici grazie alla lucidatura meccanica, che è diventato molto più agevole dopo procedura di elettrolucidatura. Ogni superficie di elettrolucidatura Al substrato visto come uno specchio in macroscala, tuttavia, era coperto con irregolarmente distribuiti su scala nanometrica concaves come mostrato nella rientranza (ii) di Figura 1a. Di conseguenza, non solo ogni pulizia ma anche trattamento di essiccazione erano anche molto importante, a causa del fatto che le tracce di solventi potrebbero influenzare significativamente morfologie di superficie nelle procedure dopo elettrolucidatura. Una volta che si è deteriorata, superfici mai recupero e mantenuto le morfologie povere. A questo proposito, trattamento di elettrolucidatura eccessiva non sarebbe buono neanche. Se elettrolucidatura tempo è troppo lungo, periodicamente organizzato ondulate valli erano formate sulle superfici Al intere, che potrebbero aumentare un'adesività tra AAOs e Al. Una sequenza di unità raffigurata da una casella tratteggiata blu mostrata in Figura 1a è costituito da nth pre-SMSA, nth pre-AAOs acquaforte, nth principale-SMSA nth SRB-distacco e n th acquaforte di allumina residua, dove n è il numero della sequenza applicata (n = 1, 2, 3,...).
Figura 2 Confronta le curve caratteristiche - t di pre/main-SMSA e SRB-distacco da 1st a 5th sequenze. In entrambi SMSAs, l'attuale livello diminuito gradualmente con l'aumento del tempo di applicazione. Queste caratteristiche tipiche sono state osservate soltanto in una situazione di multi-superficie attribuendo la graduale riduzione dell'area di anodizzazione totale così come accumulo di sollecitazioni meccaniche dovute ad il flusso viscoso23,58 e il volume espansione23,59,60,61,62 durante simultanee formazioni di plurale AAOs56,57. I rapporti precedenti su questi SMSA e SRB-distacco proposto il stress-liberato scollegamento meccanismo diretto, che potrebbe essere ulteriormente ottimizzato attraverso condizioni adeguate di SRB per spessore relativamente sottile di AAO (vedere la sezione riferimento57 per maggiori dettagli).
Un'illustrazione schematica intuitiva che implica producibilità massiccia è realizzato con successo nella Figura 3 e Figura 4 espositrici risultati di circa totale 5th volte iterazioni della sequenza unità sotto acido ossalico e solforico elettrolita, rispettivamente. Ogni fotografia che mostra chiaramente tutte le AAOs avendo l'esatto uguale dimensioni a quelle della corrispondente anteriore e posteriore superfici (Vedi le Informazioni supplementari per AAOs staccato da superfici di fondo e i lati). Immagini di SEM di barriera laterale di tutte le sequenze indicano che gli aerei di fenditura sono sotto gli ossidi di barriera in entrambi gli elettroliti acidi, che sono risultati simili a delaminazione catodica di un AAO relativamente più spessa su mono-superficie50, 51. come metodo alternativo per ottenere AAO con foro passante strutture (cioè., senza ossido di barriera), distacco di impulso di tensione anodica usando un altro scollegamento dell'elettrolito7,41, 42,52,53,54,55 o anodizzazione di due-strato che incorporano AAO normale in un sistema sacrificale fabbricato da elettrolita acido di altissima concentrazione (12,0 M)63 potrebbe essere preso in considerazione.
Il SMSA e strategia basata su SRB sembra possedere una natura indipendente acido-tipo, quindi, i vari vantaggi e punti di forza sono worth espansione in elettrolito di acido fosforico e/o HA condizione, che avrà ad arricchire le potenzialità di nanoporosi AAOs verso applicazioni più versatili.
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Disclosures
Questa ricerca è stata sostenuta in parte dalla concessione National Research Foundation di Corea (NRF) finanziata dal governo di Corea (MSIP) (n. 2016R1C1B1016344 e 2016R1E1A2915664).
Acknowledgments
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
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