동시-표면 Anodizations와 황산에 양극 알루미늄 산화물 및 괭이밥에서 채취한 산 성 전해질의 계단 처럼 역방향 바이어스 분리
Summary
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.
Abstract
2 단계 양극에 보고 후 성공 양극 알루미늄 산화물 (AAOs) 널리 이용 되었습니다 nanopores와의 그들의 정기적인 배열 때문에 기본적인 과학 및 산업용의 다양 한 분야에서 상대적으로 높은 가로 세로 비율입니다. 그러나, 기술은 지금까지 보고 있는 수 모노 표면 양극에만 유효할 쇼 중요 한 단점, 즉, 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 복잡 한 절차, 독성 화학 물질을 필요로 하 고 귀중 한 자연 자원 낭비 . 이 논문에서는, 기존의 AAO 조작 방법에서에서 발생 하는 한계를 극복할 수 있는 황산과 수 산 성 전해질에서 성공 AAOs 조작 하 손쉬운 효율과 환경 깨끗 한 방법 보여 줍니다. 첫째, 복수 AAOs 동시 다중 표면 양극 (SMSA) 통해 한 번에 비슷한 자질을 가진 AAOs의 mass-producibility을 나타내는 생성 됩니다. 둘째, 그 AAOs SMSAs, 암시 하는 단순 하 고 녹색 기술 특성에 사용 하는 동일한 전해질에 계단 처럼 역방향 바이어스 (SRBs)를 적용 하 여 알루미늄 (Al) 기판에서에 분리 수 있습니다. 마지막으로, SMSAs 순차적으로 SRBs 기반 분리와 결합의 구성 된 단위 시퀀스는이 전략의 장점은 강화 하 고 또한 자연 자원의 효율적인 사용을 보장 같은 알 기판에 반복적으로 적용할 수 있습니다.
Introduction
AAOs 아노다이징 알 기판 산 성 전해질에 의해 형성 되었다는 다양 한 기초 과학 및 산업, 예를 들어 하드 템플릿의 나노튜브/나노 와이어1,2,3 에 대 한 큰 관심을 끌었다는 , 4 , 5, 에너지 저장 장치6,7,,89, 바이오 감지10,11, 필터링 응용 프로그램12,13 , 14, 증발 및15,,1617, 그리고 용량 성 습도 센서18,,1920,21 에칭 마스크 ,22, 때문에 그들의 자기 정렬 된 벌집 구조, nanopores, 및 우수한 기계적 성질23의 높은 종횡비. 성공 AAOs 이러한 다양 한 응용 프로그램에 적용, 그들은 해야 독립 형태는 매우 nanopores의 장거리 정렬 된 배열. 이와 관련, AAOs 위한 전략 고려해 야 합니다 (아노다이징) 형성 및 분리 (분리) 절차.
AAO 형성의 관점에서 온화한 양극 (이 MA 라고 함)은 황산, 인산, 수 산 성 전해질23,,2425,26에서 잘 설립 ,27. 그러나 MA 프로세스 nanopores’ 주기28 개선을 위한 2 단계 MA 과정을 통해 더욱 악화 것 이다 양극 전압의 상대적으로 낮은 농도 따라 그들의 느린 성장 속도 때문 AAO 제조의 낮은 수익률을 전시 하는, ,29. 따라서, 하드 양극 (HA) 기술은 더 높은 양극 전압 (수/황산 산 성 전해질)을 적용 하거나 더 집중된 전해질 (인산)30,31를 사용 하 여 MA의 대 안으로 제시 되었다 32,33,34,35,36,37,38,,3940. 하 프로세스 표시 정기 준비, 성장 속도의 뚜렷한 개선 인 반면 AAOs 더 깨지기 되었다 nanopores의 밀도 감소30했다. 또한, 비싼 냉각 시스템은 높은 전류 밀도31에 의해 발생 하는 줄의 열을 낭비 하는 데 필요한. 이러한 결과 HA 프로세스 통해 AAOs의 잠재적인 적용을 제한합니다.
AAO 알 판의 해당 표면에서 분리, 나머지 알 기판의 선택적 화학 에칭은 구리 염화35,39 등 독성 화학 물질을 사용 하 여 MA와 HA 프로세스에 가장 널리 활용 ,,4142 또는 수은 염화 물16,17,43,44,45,46, 47 , 48 , 그러나 49.,이 방법은 유도 불리 한 부작용, 예를 들면, 알, 중 금속 이온에 의해 AAO, 인간의 몸/자연 환경에 유해한 잔류물의 오염의 나머지 두께에 비례 긴 반응 시간 그리고 귀중 한 자원의 비효율적인 사용. 따라서, 직접 분리 한 AAO의를 실현 하기 위한 많은 시도 되었습니다. 하지만 음극 전압 박50,51 와 양극 전압 펄스 분리7,41,,4252, 53,,5455 제시 나머지 알 기판은 다시 사용할 수 있습니다, 전 기술 화학 에칭 방법50와 거의 대 등 한 시간이 장점. 처리 시간의 명확한 감소에도 불구 하 고 유해한 및 높게 반 동적인 화학 제품 예 butanedione /과 염소 산으로 사용 되었다 어디에 추가 청소 후자의 기법55에 전해질을 분리 절차는 아노다이징 및 파견 절차 사이 변화 전해질 때문에 필요 합니다. 특히, 파견 행동과 분리 AAOs의 품질 심각 하 게 영향을 미칠 두께. 상대적으로 얇은 두께와 AAO의 경우 분리 한 균열 또는 구멍을 포함할 수 있습니다.
위에 나열 된 모든 실험적인 접근을 “단일-의 표면에” 알 견본, 표면 보호/공학, 목적과 AAO 제조의 전통적인 기술 전시 중요 한 제한의이 기능을 제외 하 고 적용 된 공정 화에 기인한 뿐만 아니라 수익률 측면에서 또한 영향을 미치는 AAOs56,57의 잠재적인 적용.
손쉬운, 높은 수율 및 녹색 기술 접근 AAO 관련 분야에서 증가 하는 요구를 만족 하기 위해, 우리가 이전에 보고 된 SMSA와 황산56 및57 수 산 SRBs 통해 직접 초연에 전해질, 각각. 그것은 잘 알려진 사실 복수 AAOs 산 성 전해질에 몰입 알 기판의 여러 표면에 형성 될 수 있다입니다. 그러나, SRBs, 우리의 방법의 중요 한 구분 사용 그 AAOs SMSAs 나타내는 대량 생산, 단순, 및 녹색 기술에 사용 되는 같은 산 성 전해질에서 알 기판의 해당 다중 표면에서의 분리 특성입니다. SRBs 기반 초연 복수 AAOs SMSAs56,57 와 심지어 AAOs57 와 비교 했을 때의 상대적으로 얇은 두께 대 한 유효한 조작에 대 한 최적의 전략 임을 지적 하 고 싶습니다. 단일 표면에 음극 박 (즉, 상수 역방향 바이어스)f “> 51. 마지막으로, SMSAs 순차적으로 SRBs 기반 분리와 결합의 구성 된 단위 시퀀스에 적용할 수 있는 반복적으로 동일한 알 기판, 복잡 한 절차와의 장점을 강화, 독성/반응성 화학 물질을 피하고 우리의 전략 또한 자연 자원의 효율적인 사용을 보장.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 종이, 우리가 성공적으로 시연 손쉬운, 높은 수율, 그리고 성공 AAOs SMSA 및 SRBs-초연, 크게로 mass-producibility 향상을 위한 동일한 알 기판에 반복 수를 통해 조작 하 환경 깨끗 한 방법 뿐만 아니라 제한 된 천연 자원의 유용성. 그림 1a의 순서도 같이 우리의 AAO 조작 전략은 다중 표면 상황에서 수정 된 기존의 2 단계 양극에 기반. 연마 및 2 단계 SMSAs 절차에 전기장 전기 화학 ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 공개 없다.
Materials
| 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 |
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