基于氧化鋁模板的仿生微納米陣列的制備與表征.pdf

1、鋁的陽極氧化是一個通過電化學(xué)改變金屬表面形態(tài)，產(chǎn)生陽極氧化層（氧化鋁模板anodic aluminum oxide AAO）的過程。通過這種方法可以制備出一個自組裝、高度有序的圓形孔道陣列，并且陣列結(jié)構(gòu)的孔徑和密度分布均一、可控。AAO孔道的這些優(yōu)點使得它在各個納米技術(shù)中都有應(yīng)用。近些年AAO在微納結(jié)構(gòu)的仿生疏水、粘附性材料的制備方面有了突飛猛進的發(fā)展。
　　 本文中我們用二步陽極氧化、降壓、腐蝕過程制備了分叉、蘑菇狀形貌的氧化

2、鋁模板，通過高分子復(fù)形得到分叉、蘑菇納米柱高分子陣列，探索了納米陣列粘附的數(shù)學(xué)計算模型。研究了降壓幅度對減薄阻擋層的影響，探討了磷酸-鉻酸混合液腐蝕AAO的行為。
　　 (1)我們用簡單的模板法制備了頂端具有不同形貌的高分子納米柱陣列。首先經(jīng)過逐步降壓和阻擋層的減薄制備了分叉和蘑菇狀的AAO。高分子復(fù)形后去除模板得到均一、大面積的PMMA納米陣列。每個分叉的納米柱具有一個主干結(jié)構(gòu)和3個小的分支。每個蘑菇狀的納米柱的頂端均大于主干

3、的直徑，呈蘑菇狀。通過對直立、分叉、蘑菇納米柱疏水性和納米壓痕的測試，發(fā)現(xiàn)分叉結(jié)構(gòu)和蘑菇狀結(jié)構(gòu)的疏水性明顯好于直立結(jié)構(gòu)。三種陣列粘附性能的測試、計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)蘑菇、分叉納米柱陣列都會增加陣列的粘附性能。這種方法將為制備具有良好疏水性和粘附性的仿生材料提供借鑒。
　　 (2)通過對電壓下降過程中的各個不同參數(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)電壓下降的幅度對阻擋層的減薄有重要影響。降壓的幅度越大，電流恢復(fù)平衡的時間越長，繼續(xù)發(fā)生陽極氧化的時間越滯后;降壓

4、幅度過大，則導(dǎo)致陽極氧化反應(yīng)停止。低電壓下，降低相同幅度的電壓，電流恢復(fù)平衡的時間越長。研究發(fā)現(xiàn)AAO分支的生長方向與主孔道方向并不平行，這為蘑菇孔道的AAO制備提供了理論和實驗基礎(chǔ)。
　　 (3)為了制備得到氧化鋁納米管線，利用陽極氧化法制備AAO，在磷酸-鉻酸溶液中化學(xué)腐蝕得到氧化鋁納米管線。采用掃描電子顯微鏡，研究磷酸溶液濃度、腐蝕時間對這種納米管線形成的影響。實驗結(jié)果表明磷酸溶液濃度越高，生成的納米管線密度越小;質(zhì)量分數(shù)