طلى بأكسيد الألومنيوم

عملية الأنودة تولد الألومينا بواسطة التحليل الكهربائي باستخدام مبدأ الأكسدة. الألومينا ، التي تولد تلقائياً بأكسيد ملون ، لها وظيفة مضادة للتآكل ومضادة للأكسدة. يمكن تقسيم فيلم الألمنيوم الأنودي إلى نوع مانع ونوع تمرير متعدد. يمكن الحصول على فيلم أكسيد حاجز مدمج عن طريق الطلاء بأكسيد الألمنيوم في كهرل محايد تقريباً. هذا الفيلم يعزل بشكل جيد ويمكن استخدامه لصنع المكثفات والأجهزة الأخرى.

الألومنيوم هو معدن نشط ، والذي يشكل تلقائيا فيلم أكسيد من 0.01 ~ 0.10Lm في الهواء. هذا الفيلم من أكسيد طبيعي غير متبلور ، رقيقة ومسامية ، مع قوة ميكانيكية منخفضة. على الرغم من أنها تتمتع بقدرة حماية معينة للألمنيوم ، إلا أنها لا تكفي لتلبية متطلبات الناس على الزخرفة والحماية والتطبيق الوظيفي للألمنيوم وسبائكه. لذلك ، تم تطوير عملية أنودة الألومنيوم في المنحل بالكهرباء بشكل مستمر. منذ عشرينيات القرن العشرين ، ازدادت قيمة استخدام طبقة الألمنيوم المؤكسد. بعض التطورات الأخيرة سوف تؤتي ثمارها في القرن الحادي والعشرين.

فيلم أنودة الألومنيوم

يمكن تقسيم فيلم الألمنيوم الأنودي إلى نوع مانع ونوع تمرير متعدد. يمكن الحصول على فيلم أكسيد حاجز مدمج عن طريق الطلاء بأكسيد الألمنيوم في كهرل محايد تقريباً. هذا الفيلم يعزل بشكل جيد ويمكن استخدامه لصنع المكثفات والأجهزة الأخرى. عندما تتأكسد في الإلكتروليتات الحمضية أو القلوية الضعيفة ، فإنها يمكن أن تشكل طبقة أكاسيد متعددة المرور بسبب قدرتها على إذابة الألومينا. الغشاء له بنية فريدة من نوعها. يوجد بجانب سطح الألمنيوم المعدني طبقة حاجزة رقيقة وكثيفة تتشكل عليها طبقة مسامية وسميكة. تكون الخلايا الغشائية للطبقة المسامية عبارة عن سداسي الأضلاع ومعبأة بشكل دقيق ، مع مساحات صغيرة بحجم النانو في كل مركز. هذه الثقوب متجانسة في الحجم ومتعامدة على سطح المصفوفة ، وهي متساوية مع بعضها البعض.

مزايا فيلم أكسدة المسام

لفترة طويلة ، كان الناس أكثر إيلاء اهتمامًا لفيلم أكسيد متعدد المسارات مع تطبيق أكبر وتطور سريع. مزاياها هي كما يلي:

• صلابة عالية من طبقة الحاجز يمكن أن تتجاوز المكورات.
• مقاومة جيدة للتآكل ، مقاومة التآكل والاستقرار الكيميائي ؛
• يمكن أن يختلف الشكل وحجم الثقب في نطاق أكبر مع عمليات التحليل الكهربائي المختلفة ، ويمكن تعديل سماكة الفيلم ؛
• عملية التحضير بسيطة مع متطلبات منخفضة على الظروف والمعدات البيئية.

على الرغم من عدم وجود تفسير موحد للتغييرات المورفولوجية لنوعين من أفلام أكسيد الأنوديك: نوع المنع ونوع تمرير متعدد. تم اقتراح مفهوم الكثافة الحالية الحرجة المتعلقة بشكل الفيلم بناءً على الدراسة المنهجية لهجرة الأيونات في تكوين طبقة الأكسيد في المحاليل مثل حامض الكروميك وحمض الفوسفوريك وحامض الأكساليك. إذا كانت كثافة تيار الأكسدة الأنودية أعلى من كثافة التيار الحرجة ، فسيتم تشكيل فيلم الحاجز. إذا كان أقل من كثافة التيار الحرج ، يتم تكوين فيلم متعدد المسارات. إنه يكسر النظرة التقليدية بأن مورفولوجية الغشاء ترتبط ارتباطا وثيقا بنوع المنحل بالكهرباء.



تطبيق فيلم الألومنيوم أنودة

كان من المأمول في البداية أن يكون لفوم الألمنيوم المؤكسد مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة للتآكل وعزل كهربائي. وبحلول منتصف ثلاثينيات القرن العشرين ، بدأ الناس يهتمون بالهيكل المسامي لفيلم أكسيد الألمنيوم وأدركوا ترسب المواد الملونة في الفيلم المسامي. لم يكن حتى الستينات من القرن العشرين يستخدم التلوين الإلكتروليتي لملف الألمنيوم بشكل رسمي في الإنتاج ، مما يجعل شكل الألمنيوم الملون مستخدمًا على نطاق واسع.

في السنوات العشر الماضية ، تم تحقيق العديد من الإنجازات الجديدة في تكنولوجيا الألمنيوم. على سبيل المثال ، تم اتخاذ بعض التدابير الجديدة لتسريع سرعة الطلاء الأنود ، وبعضها يمكن أن يزيد من السرعة بمقدار 2 ~ 3 مرات. مثال آخر هو التكنولوجيا الجديدة للأكسدة في درجة حرارة الغرفة ، والتي تلبي متطلبات التبريد التي تستهلك الكثير من الطاقة. يمكن تحسين نوعية فيلم أكسيد بشكل كبير عن طريق أكسدة انوديك نابضي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على سلسلة من المزايا مثل الكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة وتوفير الطاقة باستخدام أكسدة التيار المتناوب. ومع ذلك ، فإن تطبيقه الواسع يتأثر بطبقة الفيلم الرقيقة (أقل من 10Lm) ، واللون الأصفر والصلابة المنخفضة. بإضافة المواد المضافة مؤخراً ، وصلت جودة الفيلم إلى مستوى تيار كهربائي كهربائي مباشر. وقد جعلت هذه التطورات الجديدة عملية أنودة الألومنيوم تحديثها بشكل ملحوظ وتحسينها. وأعتقد أنه في القرن الجديد ، سيؤدي هذا العمل إلى تحقيق اختراقات جديدة. ومع ذلك ، فمنذ أواخر الثمانينيات ، كانت المشكلة التقنية الأكثر إثارة للاهتمام في أنودة الألومنيوم هي تطوير وابتكار مواد غشاء وظيفية متنوعة لمسامية أكسيد الألومنيوم. وبما أن حجم المسام لفيلم الألومينا لا يزيد عن عشرات أو عشرات النانومترات ، فإنه يمكن أن يلعب دوراً هاماً في الطلب على المواد النانوية المختلفة. وهذا يعني ، أن العمل العظيم على المسام الدقيقة في الغشاء النانوي سيجعل تقنية أنودة الألمنيوم مجددة في القرن الواحد والعشرين ، وتصبح شيئًا جديدًا واعدًا بمطابقة التقنية العالية.

في الوقت الحاضر ، يبدأ البحث في صنع غشاء أكسيد الألومنيوم المسامي نحو التخصيصية بشكل أساسي من جانبين. الأول هو استخدام هيكلها المسامي لتطوير أفلام فصل جديدة فائقة الدقة ؛ آخر هو إعداد مواد وظيفية جديدة عن طريق إيداع المواد ذات الخصائص المختلفة ، مثل المعادن وأشباه الموصلات والبوليمرات ، في المساحات المتناهية الصغر ذات الحجم الصغير.

في النوع الأول المذكور أعلاه ، هناك عدد قليل من أفلام الأكسيد. على سبيل المثال ، في التحضير للفصل الغشائي لفيلم أكسيد الأنود الألومنيوم ، يتم طلاء الألمنيوم أولاً في المنحل بالكهرباء الحمضية لتشكيل طبقة من طبقة الأكسيد على سطح الألومنيوم ، ثم تتم إزالة مصفوفة الألمنيوم والطبقة الحاجزة على الجزء الخلفي من الفيلم عن طريق الطرق الكهروكيميائية أو الكيميائية للحصول على فيلم فصل دقيق.

في عملية التحضير ، يجب أن يكون شكل الثقوب وترتيبها وحجمها متجانسًا ، ويمكن ضبط حجم الثقوب حسب الحاجة. بالمقارنة مع العديد من أفلام الفصل العضوية ، فإن هذا النوع من الغشاء لديه قوة ميكانيكية أفضل ، مقاومة للحرارة ، استقرار كيميائي وثبات الأبعاد. يمكن استخدامه كغشاء فصل الغاز والسائل والدم في درجة حرارة الغرفة ، ويمكن أيضا استخدامه لفصل الغاز عالي الحرارة ، مثل إزالة الأكسدة وإزالة الكبريت من غاز المداخن.

يحتوي النوع الثاني من غشاء أكسيد الموصوف أعلاه على عدد من الاختلافات ، خاصة في الأجهزة البصرية والكهروضوئية. عندما يتم تشعيع الضوء للألمنيوم المؤكسد في اتجاه سطح الغشاء المتوازي ، بسبب الاتجاه الفردي للبنية المسامية للفيلم ، سوف يتم توهين H الاستقطاب و V الاستقطاب إلى درجات مختلفة ، مما يؤدي إلى تباين المجال الكهرومغناطيسي للضوء وتؤثر على خصائص الاستقطاب للضوء. تم تعجيل مجموعة متنوعة من المواد ذات خصائص بصرية مختلفة في المسام الصغيرة ذات الحجم النانوي من الغشاء المسامي ، وتم تطوير أنواع مختلفة من الفوتونات المستقطبة ، ولوحات الطور الضوئي والعناصر البصرية للتواصل البصري وفقًا لتأثيراتها المختلفة على خصائص الاستقطاب للضوء. . على سبيل المثال ، إذا تم ترسيب العناصر الثلاثة ، A u ، A l ، NI في micropores من غشاء مسامي ، فإن 1 Lm من سماكة الغشاء يمكن أن تفي بمتطلبات أن تكون البلورات الحدية البلورية المباعة أكثر من 1 ملم.

تمتلئ مواد الإسفار ، وأجهزة المسح الضوئي وما إلى ذلك في المسام بحجم نانو من فيلم أكسيد الألومنيوم. على سبيل المثال ، من خلال الجمع بين النقع مع المعالجة الحرارية ، يمكن إدخال Tb3 + إلى المسام الصغيرة للأغشية المسامية ، ومن ثم يمكن توليد الضوء الأخضر تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي. هذا النوع من الغشاء المسامي الوظيفي سيكون طريقة جديدة لتطوير العنصر الكهروضوئي. عندما يكون ثقب الغشاء على مستوى النانومتر ، يمكن تطويره إلى عنصر مضيء للغاية.

ثانيًا ، يمكن تصنيع فيلم أكسيد الألومنيوم في فيلم مغناطيسي. يمكن ملء المواد المغناطيسية (مثل Fe، Co، NI و سبائك مغناطيسية) في ثقوب طبقة الألومينا عن طريق الترسيب بالفراغ وإزالة الترسيب الكهربائي ، ومن ثم يمكن تصنيع الفيلم بوظيفة مغناطيسية. لديها احتمال تطبيق واسع. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه في صنع بطاقات مغناطيسية متعددة وشريط مغناطيسي وقرص وما إلى ذلك. أظهرت النتائج أن شكل المعادن المغنطيسية المودعة في المسامات ذات الحجم النانوي من الغشاء المسامي يمكن تمديده بواسطة الهيكل الخاص للألمنيوم المطلي بالأكسيد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاتجاه المفضل لتبلور المعادن المغنطيسية يتناسب بشكل عام مع محورها المغناطيسي. يظهر الفيلم المغناطيسي المتكون في هذه الحالة حماية مغناطيسية عالية وخصائص مغنطة عمودية نموذجية. لذلك يمكن استخدامه كوسط التسجيل المغناطيسي الرأسي. أظهرت نتائج الدراسة على فيلم مغناطيسي مركّب من الحديد أنه كلما كان الفيلم المغناطيسي المركب أرق ، كلما كانت خصائص الكتابة فوقية وكثافة وسط التسجيل المغناطيسي. لذلك ، من الممكن الحصول على كثافة تسجيل مغناطيسية رأسية عالية باستخدام بنية خاصة من المسام الدقيقة ذات حجم النانو من الألومنيوم المؤكسد.

ثالثا ، فيلم أكسيد الألومنيوم المستخدم في فيلم امتصاص الطاقة الشمسية الاختياري ، هو أيضا مميز. الطاقة الشمسية هي واحدة من أهم مصادر الطاقة في المستقبل. يمكن حل جميع مشاكل الطاقة على الأرض باستخدام 1/10000 من الطاقة الشمسية التي يتم تلقيها على الأرض. ولذلك ، فإن الدراسة على الاستخدام الشامل للطاقة الشمسية جذبت المزيد والمزيد من الاهتمام في العالم. وقد أظهرت دراسة على إعداد امتصاص الطاقة الشمسية عن طريق العلاج الوظيفي للأغشية التي يسهل اختراقها الألومينا احتمال تطبيق جيد.

من أجل استخدام الطاقة الشمسية بفاعلية ، يجب أن تكون مادة امتصاص الطاقة الشمسية ذات معدل امتصاص أعلى في طيف الإشعاع الشمسي ، في حين يجب أن يكون معدل الانبعاثات في طيف الإشعاع الحراري أصغر ما يمكن. على سبيل المثال ، في المسام الدقيقة ذات حجم النانو من الغشاء المسامي بالألومينا المصنوع بمحلول حامض الفوسفوريك ، تم ترشيح ني كهربائياً لصنع غشاء وظيفي بامتصاص انتقائي للطاقة الشمسية. من خلال قياس الانعكاس ، يتبين أن هذا النوع من الأفلام له خصائص امتصاص مثالية انتقائية.

يمكن أن يجعل الإلكترودات من الحديد والني والمعادن الأخرى في مسام الفيلم الفيلم مقاومًا للحرارة بوضوح أقوى من فيلم الامتصاص الانتقائي المعد بواسطة مواد أخرى. ومع ذلك ، فإن مقاومة التآكل للطلاء ليست جيدة بما فيه الكفاية. ومن المتوقع أن يتم تحسينها عن طريق سد الثقب أو طلاء سطح الفيلم بطبقة مقاومة للتآكل وتغيير الظروف البيئية المحيطة.

نظرًا لارتفاع نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، فقد جذبت الحزمة الصغرى microelectrode الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة. هناك العديد من الطرق لإعداد microelectrodes شعاع ، ويحتاج إلى الحد الأدنى لقطر microelectrode واحد للوصول إلى 0.1Lm. من الواضح ، كلما كانت مساحة القطب النشط أصغر ، كلما كانت نسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى. لذلك ، أصبح الحد الأدنى من مساحة القطب النشط هو مفتاح إعداد microelectrodes شعاع عالية الأداء. يحتوي الغشاء المسامي للألومينا على هيكل مجهري microporous ، والذي يوفر ظروف مواتية لإعداد قطب كهربائي عالي الأداء. أثناء التحضير ، يمكن طلاء صفائح الألومنيوم لتشكيل غشاء مسامي ، ومن ثم يمكن فصل الغشاء المسامي من مصفوفة الألومنيوم. يمكن ترسيب المعدن (مثل A u ، P t ، إلخ) في المسام الصغيرة ذات المقياس النانوي عن طريق الترسيب بالفراغ والطرق الأخرى ، ويمكن توصيل سطحه بالموصل لإزالة الطبقة الحاجزة في فيلم أكسيد. ثم يمكن الحصول على microelectrode شعاع.

باستخدام الموصلية الحرارية الممتازة للألمنيوم المصفوف ومساحة السطح الداخلية القصوى للمسام الدقيقة في طبقة الألمنيوم المؤكسد على السطح ، يمكن تطوير فيلم رقيق يحتوي على كل من الموصلية الحرارية العالية وخصائص قيمة جيدة. على سبيل المثال ، Pt محفز جيد للعديد من التفاعلات الكيميائية. هناك تجربة. تم تشبع فيلم الألمنيوم المؤكسد في محلول H2PtCl6 الساخن ، وبعد أن تم تجفيفه بالهواء ، تم طهيه وحرقه لتشكيل فيلم P / Al2O3 / Al الحفاز. تظهر النتائج التجريبية أن الفيلم لديه الموصلية الحرارية الجيدة والحفز.

هناك ، بالطبع ، مناطق أخرى حيث من الممكن استخدام الأغشية المسامية التي يتم طلاءها بالألمنيوم. على سبيل المثال ، بعد الألمنيوم ، يتم ترسيخ MoS2 في ثقب الفيلم ، لتشكيل فيلم أكسيد ذهبي مع تشحيم ذاتي جيد. يمكن تصنيع فيلم مركب أكسيد الكريستال السائل عن طريق ملء فتحة فيلم أكسيد الألومنيوم. يمكن استخدام البلورة السائلة لفصل وتركيز الأكسجين من خلال التحكم في الانتقائية والترتيب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتكرر الغشاء المسامي للألومينا كغشاء أساسي مع نفس البنية والمواد المختلفة (مثل المعدن وأشباه الموصلات والبوليمر ، إلخ) عن طريق ترسيب الفراغ وإزالة الكلف الكهربائي والتشريب. هذه الأغشية المسامية مع مواد مختلفة لها آفاق تطبيق واسعة في العديد من المجالات.