Zastosowanie procesów anodowego utleniania aluminium w nanotechnologii

• Autorzy: Tomassi P. , Buczko Z.

Warianty tytułu

EN

Application of anodic oxidation of aluminium in nanotechnology

• Konferencja: Seminarium Instytutu Mechaniki Precyzyjnej „Galwanotechnika dziś i jutro” (5.11.2013, Sosnowiec, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano klasyczne teorie tworzenia porowatych warstw tlenkowych na glinie: geometryczną Kellera, Huntera i Robinsona, koloidalną Murphy’ego i Michelsona oraz Palibrody. Przedstawiono możliwości wykorzystania porowatych warstw tlenkowych jako membran do nanofiltracji. Opisano zasadę wytwarzania warstw kompozytowych tlenek glinu – metal na drodze reakcji elektrochemicznych. Podano przykłady wykorzystania porowatych warstw z tlenku glinu jako szablonu do otrzymywania nanocząstek, nanodrutów i innych nanostruktur metalowych i węglowych. Dokonano przeglądu kierunków badań i przyszłych zastosowań porowatych powłok tlenkowych w nanotechnologii.

EN

The basic theories of formation of anodic oxide layers on aluminium are presented. The possibilities of application of porous layers as membranes for nanofiltration are discussed. The electrochemical reactions of formation of aluminium oxide – metal composites are presented. The methods of application of porous layers as templates in formation of nanostructures are described. The examples of metal and carbon nanostructures are presented. Future applications of anodic alumina layers in nanotechnology are discussed.

Słowa kluczowe

PL

anodowe utlenianie aluminium; nanotechnologia

EN

anodic oxidation of aluminium; nanotechnology

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Strony: 9--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Tomassi P.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Buczko Z.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Keller F., Hunter M.S., Robinson D.L.: Structural features of oxide coatings on aluminium. „J. Electro-chem. Soc.", 100(9), 1953, s. 411-419.
• [2] Murphy J.F., Michelson C.E.: A theory for the formation of anodic oxide coatings on aluminium. „Proc. Conf. Anodizing Aluminium". Nottingham 1961.
• [3] Palibroda E., Lupsan A., Pruneanu S., Saros M.: Aluminium porous oxide growth. On the electric conductivity of the barrier layer. „Thin Solid Films", 256(1-2), 1995, s. 101-105.
• [4] Palibroda E.: Aluminium porous oxide growth. II On the rate determining step. „Electrochimica Acta", 40(8), 1995,s. 1051-1055.
• [5] Sheasby P.G., Short E.P.: Interference coloring of anodized aluminium. „Met. Finish.", 83(5), 1985, s. 47-53.
• [6] Kawai S., Yamamuro M.: Interference coloring of dual - anodized films on aluminium containing electrolytically deposited thin metal layers. „Plat. Sur. Finish.", 84(5), 1997,s. 116-119.
• [7] Jagminas A.I., Reklajtis 1.1.: Vlijanie uslovij processa na skorost osazdenia miedi pri elektroliticeskom okrasivanii anodirovannogo aluminia. „Zasc. Met.", 22(5), 1986,5.821-824.
• [8] Reklajtis J., Jagminas A.: The AC coloring of anodized aluminum in copper II solutions. l. Computer simulation of voltage-current dependencies. „Chemija", 4, 1991,s.57-70.
• [9] Jagminas A., Reklajtis J.: lnvestigation and simulation of the voltage-current dependencies during A.C. electrolysis of porous alumina templates. „Trans. Inst. Met. Finish.", 81(3), 2003, s. 98-102.
• [10] Tomassi P.: Warstwy kompozytowe tlenek glinumetal otrzymywane metodą elektrochemiczną. Część I. Przegląd literatury. „Inżynieria Powierzchni", 1, 1999, s. 10-16.
• [11] Tomassi P.: Warstwy kompozytowe tlenek glinu-metal otrzymywane metodą elektrochemiczną. Część II. Badania właściwości. „Inżynieria Powierzchni", 3, 1999,s.3-10.
• [12] Tomassi P.: Warstwy kompozytowe tlenek glinu-metal otrzymywane metodą elektrochemiczną. Część III. Badania elektrochemiczne. „Inżynieria Powierzchni", 4, 1999,8.3-14.
• [13] Tomassi P.: Warstwy kompozytowe tlenek glinu-metal otrzymywane metodą elektrochemiczną. Część IV. Interpretacja wyników doświadczeń. „Inżynieria Powierzchni", 1, 2000, s. 40-45.
• [14] Stanielewicz J.: Wpływ barwienia i uszczelniania na odporność korozyjną anodowanych stopów aluminium. Praca magisterska, Politechnika Warszawska, Warszawa 1996.
• [15] Lutze R.: Wpływ barwienia elektrochemicznego na odporność korozyjną anodowanego aluminium. Praca magisterska, Politechnika Warszawska, Warszawa 1999.
• [16] Kaczorek K.: Badanie katalitycznej redukcji tlenków azotu na katalizatorze AI/AI2O3 otrzymanym metodą elektrochemiczną. Praca magisterska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2001.
• [17] Jarosz M.: Otrzymywanie katalizatora Ag/AI2O3/AI metodą anodowania elektrochemicznego w roztworze kwasu siarkowego i badanie jego aktywności w reakcji selektywnej katalitycznej redukcji tlenków azotu węglowodorami. Praca magisterska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2002.
• [18] Metzger R.M., Konovalov V.V., Sun M., Xu T., Zan-gari G., Xu B., Benakli M., Doyle W.D.: Magnetic nanowires in hexagonally ordered pores of alumina. „IEEE Trans. Magnetics", 36(1), 2000, s. 30-35.
• [19] Qin D.H., Lu M., Li H.L.: Magnetic force microscopy of magnetic domain structure in highly ordered Co nanowire arrays. „Chemical Physics Letters", 350, 2001,s.51-56.
• [20] Hamrakulov B., Kim I.S., Lee M.G., Park B.H.: Electrodeposited Ni, Fe, Co and Cu single and multilayer nanowire arrays on anodic aluminum oxide template. „Trans. Nonferrous. Met. Soc. China", 19, 2009, s. 83-87.
• [21] Vasquez M., Pirota K.R., Navas D., Asenjo A., Hernandez-Velez M., Prieto P., Sanz M.J.: Ordered magnetic nanohole and antidote arrays prepared through replication from anodic alumina templates. „J. Magnetism and Magnetic Materials", 320, 2008, s. 1978-1983.
• [22] Ciambelli P., Arurault L., Sarno M., Fontorbes S., Leone C., Datas L., Sannino D., Lenormand P., Le Blond Du Plony S.: Controlled growth of CNT in mesoporous AAO through optimized conditions for membrane preparation and CVD. „Nanotechnology", 2011,22, s. 265-613.
• [23] Jang W.Y., Kulkami N.N., Shih C.K., Yao Zh.: Electrical characterization of individual carbon nanotubes grown in nanoporous anodic alumina templates. „Applied Physics Letters", 2004, 84(7), s. 1177-1179.
• [24] Ahn H.J., Sohn J.l., Lim Y.S., Shim H.S., Kim W.B., Seong T.Y.: Electrochemical capacitors fabricated with carbon nanotubes grown within the pores of anodized aluminum oxide. „Electrochemistry Communications", 2006, 8(4), s. 513-516.
• [25] Sigurdson S., Sundaramurthy V., Dalai A.K., Adjaye J.: Effect of anodic alumina pore diameter variation on template-initiated synthesis of carbon nanotube catalyst supports. „J. Molecular Catalysis A: Chemical", 2009, 306(1-2), s. 23-32.
• [26] Jeong B., Uhm S., Kim J.H., Lee J.: Pyrolitic carbon infiltrated nanoporous alumina reducing contact resistance of aluminium/carbon interface. „Electrochimica Acta", 2013, 89(1), s. 173-179.
• [27] Tu J.P., Zhu L.P., Hou K., Guo S.Y.: Synthesis and frictional properties of array film of amorphous carbon nanofibres on anodic aluminium oxide. „Carbon", .. 2003, 41(6), s. 1257-1263.
• [28] Tu J.P., Jiang C.X., Guo S.Y., Zhao X.B., Fu M.F.: Tribological properties of aligned film of amorphous carbon nanorods on AAO membranę in different environments. „Wear", 2005, 259(1-6), s. 759-764.
• [29] Sarno M., Tamburrano A., Arurault L., Fontorbes S., Pantani R., Datas L., Ciambelli P., Sarto M.S.: Electrical conductivity of carbon nanotubes grown inside a mesoporous anodic aluminium oxide membrane. Carbon, in press.
• [30] Huczko A., Lange H., Tyczkowski J., Kazimierski P., Tomassi P.: Template-based plasma synthesis of carbonaceous nanostructures. Proceedings of the XIV International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials „Molecular Nanostructures", Kirchberg, Austria, 4-11.03.2000.
• [31] Lange H., Huczko A., Gawiński A., Tomassi P.: A study on carbon nanostructure formation within anodic alumina template using a barrier discharge. Proceedings of the International Symposium on High Pressure Low Temperaturę Plasma Chemistry HAKONE VII, Greifswald, Niemcy, 10-13.09.2000.
• [32] Lange H., Huczko A., Zhu Y.O., Hsu W.K., Krato H.W., Walton D.R.M., Tomassi P.: Hollow cathode glow discharge as a source for deposition of aligned nanocarbons. Proceedings of the 2nd International Workshop on the Science and Application of Nanotubes „Nanotube 2001", Potsdam, Niemcy, 22-25.07.2001.
• [33] Lange H., Huczko A., Zhu Y.Q., Hsu W.K., Kroto H.W., Walton D.R.M., Tomassi P.: Hollow cathode glow discharge as a source for deposition of alligned nanocarbons. Proceedings of the Third International Conference on Nanotechnology in Carbon and Related Materials, Brighton, 29.08-1.09.2001.
• [34] Lange H., Huczko A., Zhu Y.Q., Hsu W.K., Kroto H.W., Walton D.R.M., Tomassi P.: Low-temperature synthesis of aligned nanocarbons. International Con-gress on Advanced Materials and Processes „Materials Week 2001", Monachium, 1-4.10.2001.
• [35] Posmyk A.: Warstwy powierzchniowe aluminiowych tworzyw konstrukcyjnych. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010.
• [36] Bocchetta P., Chiavarotti G., Masi R., Sunseri C., Di Ouarto F.: Nanoporous alumina membranes filled with solid acid for thin film fuel cells at intermediate temperature. „Electrochem. Commun.", 2004, 6, s. 923-928.
• [37] Stępniowski W.J., Zasada D., Bojar Z.: First step of anodization influences the finał nanopore arrange-ment in anodized alumina. „Surf. Coat. Technol.", 2011,206,8.1416-1422.
• [38] Sulka G.D., Stępniowski W.J.: Structural features of self-organized nanopre arrays formed by anodization of aluminium in oxalic acid at relatively high temperatures. „Electrochimica Acta", 2009, 54, s. 3683-3691.
• [39] Zaraska L., Stępniowski W.J., Sulka G.D., Ciepiela E.: The effect of anodizing temperature on Structural features and hexagonal arrangement of nanopores in alumina synthesized by two-step anodizing in oxalic acid. „Thin Solid Films", 2013, 534, s.155-161.
• [40] Qin J., Nogue J., Mikhaylova M., Roig A., Munoz J.S., Muhammed M.: Differences in the magnetic properties of Co, Fe and Ni 250-300 nm wide nanowires electrodeposited in amorphous anodized alumina templates. „Chem. Mater". 2005, 17, s.1829-1834.
• [41] Yu Y., Kant K., Shapter J.G., Addai-Mensah J., Losic D.: Gold nanotube membranes have catalytic proper¬ties. „Micropor. Mesopor. Mater.", 2012, 153, s. 131-136.
• [42] Yu D., Feng Y., Zhu Y., Zhang X., Li B., Liu H.: Tem-plate synthesis and characterization of molybdenum disulfide nanotubes. „Mat. Res. Bull.", 2011, 46, s. 1504-1509.
• [43] Chi G.J., Yao S.W., Fan J., Zhang W.G., Wang H.Z.: Antibacterial activity of anodized aluminium with deposited silver. „Surf. Coat. Technol.", 2002, 157, s. 162-165.
• [44] Lei Y., Chim W.K.: Highly ordered arrays of metal/semiconductor core-shell nanoparticles with tunable nanostructures and photoluminescence. „J. Am. Chem. Soc.", 2005, 127, s. 1487-1492.
• [45] Li G.H., Zhang Y., Wu Y.C., Zhang L.D.: Photoluminescence of anodic alumina membranes: pore size dependence. „Appl. Phys." A, 2005, 81, s. 627-629.
• [46] Ohgai T., Hoffer X., Fabian A., Gravier L., Ansermet J.P.: Electrochemical synthesis and magnetoresistance properties of Ni, Co and Co/Cu nanowires in a nanoporous anodic oxide layer on metallic aluminium. „J. Mater. Chem", 2003, 13, s. 2530-2534.
• [47] Koh G., Agarwal S., Cheow P.S., Tob C.S.: Development of membrane-based electrochemical immunesensor. „Electrochim. Acta", 2007, 53, s. 803-810.
• [48] Aguilera A., Jayaraman V., Sanagapalli S., Suresh Singh R., Jayaraman V., Sampson K., Singh V.P.: Porous alumina templates and nanostructured CdS for thin film solar celi applications. „Solar Energy Ma¬ter. Solar Cells", 2006, 90, s. 713-726.
• [49] Kang Y., Kim D.: Well-aligned CdS nanorod/conjugated polimer solar cells. „Solar Energy Mater. Solar Cells", 2006,90,3. 166-174.
• [50] Liang J., Luo H., Beresford R., Xu J.: A growth path-way for highly ordered quantum dot arrays. „Appl. Phys. Lett.", 2004, 85, s. 5974-5976.
• [51] Carlsson B., Moller K., Frei U., Brunold S., Kohl M.: Comparison between predicted and actually ob-served in-service degradation of a nickel pigmented anodized aluminium absorber coating for solar DHW systems. „Solar Energy Mater.Solar Cells", 2000, 61(3), s. 223-238.
• [52] Tomassi P., Buczko Z.: Ultrafiltration membranes obtained by anodic oxidation of aluminium. Proceedings of the V International Symposium „Forum Chemiczne '99", Warszawa, 19-21.04.1999 r.