通孔PAA模板的快速制備與納米電容器的構(gòu)建.pdf

1、高度有序的多孔陽(yáng)極氧化鋁(Porous Anodic Alumina，PAA)模板被廣泛用于各種納米功能材料的制備中，但通孔PAA模板的快速制備仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文為了構(gòu)建鋁納米柱陣列的電介質(zhì)電容器，著重研究了大小孔間距（孔徑）PAA模板的快速制備方法和通孔工藝，并利用PAA通孔模板，采用真空熔融壓注法，通過(guò)優(yōu)化壓注工藝參數(shù)，成功地制備出大面積高度有序的鋁納米柱陣列，并通過(guò)陽(yáng)極氧化法在納米柱表面形成一層電介質(zhì)薄膜，構(gòu)建了納米電容器。

2、>　　首先，在不同濃度草酸溶液中不同氧化電壓下進(jìn)行高場(chǎng)恒壓陽(yáng)極氧化，探究影響PAA膜有序度的主要因素，結(jié)果表明:提高電解液濃度和氧化電壓均能有效地提高PAA膜的有序度(Ordering degree)。其中在62 V、0.75 mol L-1草酸電解液中單面陽(yáng)極氧化所得的PAA膜最為規(guī)整，有序度達(dá)75.6％，生長(zhǎng)速率高達(dá)134.54μm h-1;對(duì)62 V單面氧化的PAA膜和48 V雙面氧化的PAA膜分別進(jìn)行單向腐蝕150 min和40

3、 min后均可得到完全通孔的PAA模板。
　　其次，在磷酸的乙醇溶液、低濃度草酸溶液中可實(shí)現(xiàn)在常溫下大孔間距PAA模板的制備，但仍存在生長(zhǎng)速率偏慢，PAA膜孔道不規(guī)整等問題。在單取代磷酸酯溶液中可實(shí)現(xiàn)大孔徑PAA模板的快速制備，在該電解液體系中，電壓可調(diào)控范圍非常廣(200-380 V)、PAA膜的生長(zhǎng)速率為磷酸溶液中的30-60倍。對(duì)340 V氧化的PAA膜進(jìn)行單向腐蝕8h可得到完全通孔的PAA模板。
　　另外，為了構(gòu)建納

4、米電容器，先在拋光的鋁基體上研究陽(yáng)極氧化鋁電介質(zhì)膜的形成工藝和性能。結(jié)果表明檸檬酸氫二銨和硼酸銨溶液中所得的電介質(zhì)膜的漏電流較小;在40℃下所得的電介質(zhì)膜的綜合介電性能較好;在同等氧化電壓下檸檬酸氫二銨中加入少量磷酸單丁酯可以得到“污染層”更薄的氧化鋁膜，因此可以明顯降低致密膜的漏電流，并且隨著添加劑濃度的增加氧化鋁致密膜的漏電流越小。
　　最后，以不同孔徑的通孔PAA模板，利用不同的壓注工藝制備出不同直徑的鋁納米柱陣列，研究不同

5、工藝方法對(duì)鋁納米柱陣列的影響。結(jié)果表明，所加的壓力應(yīng)以65MPa為宜，壓注溫度應(yīng)低于鋁的熔點(diǎn)(660℃)，其中在200℃下開始施加壓力至65 MPa，其后在保壓的同時(shí)升溫至400℃，保溫保壓一段時(shí)間后再緩慢升溫至650℃可以制備大面積較為規(guī)整的鋁納米柱陣列，對(duì)該工藝條件下制備的鋁納米柱陣列利用陽(yáng)極氧化法在納米柱表面形成一層電介質(zhì)膜，構(gòu)建了納米結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)電容器，在測(cè)試頻率為50 Hz時(shí)，與平面結(jié)構(gòu)電介質(zhì)電容器相比，其比容提高了20.8倍