多孔阳极氧化铝膜的制备及其性能表征

• 作 者: 王金池
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 氧化铝膜 氧化铝膜制备工艺 制备工艺多孔金属电极 多孔金属电极湿敏特性 湿敏特性纳米结构 纳米结构湿度传感器 湿度传感器

孔洞大小均匀、排列高度有序的多孔阳极氧化铝(PAA:Porous Anodic Alumina)膜不仅具有大的孔密度和比表面积,还具有良好的透明度、热稳定性和机械强度,在超滤膜、光学器件、传感器及纳米材料制备方面具有广泛的应用前景。高度有序PAA膜的制备工艺研究了十多年,各方面都已取得了长足发展,然而低成本、高效率地制备孔间距在大范围内连续可调的PAA膜依然存在一些困难。本文的主要内容为不同孔间距PAA膜的制备及其机理研究,以及表面沉积了多孔金属电极的双通孔PAA膜的湿敏特性研究。
本文首先简单介绍了纳米技术的概念、发展历程和在纳米组装技术中PAA膜所占据的重要地位。随后详细介绍了PAA膜的研究进展,包括结构模型、形成机理、制备工艺和主要应用几个方面,力求对PAA膜有全面和精确的认识。
接着,在结合二次阳极氧化法和高场阳极氧化技术的基础上,通过对草酸电解液添加无水乙醇进行改性和设计良好的散热系统和搅拌系统,实现了对PAA膜的孔间距在100-445nm范围连续可调。经过系统研究证实了电流密度是决定PAA膜纳米孔阵列有序度的关键因素和PAA膜孔间距与阳极氧化电压存在良好的线性关系,同时得出清洗、热处理和电化学抛光是提高PAA综合品质的必要工艺环节。另外,在去除铝基和阻挡层的环节上探索出一条环保、对PAA膜无污染及操作便利的工艺。
最后,基于PAA膜纳米结构体系提出了新颖的多孔金属电极的概念,并研究了装置了该电极的双通孔PAA膜的湿敏特性,发现该湿度传感器在线性度、重复稳定性和响应/恢复特性几方面具有优势,综合性能较以往的报道有了很大提高。