本发明涉及一种高纯铝表面获得规则三维微纳米结构的方法,即一种电化学方法制备微纳米结构,其属于微纳米结构制备的技术领域。
背景技术:
在已知制备微纳米结构的方法工艺中,通常使用以下几种方法:
1、刻蚀法:化学刻蚀、电化学刻蚀、等离子体刻蚀、激光刻蚀及模板刻蚀等。
2、自组装法:自组装技术是在氨键、配位键和静电等作用下,聚合物、粒子等带不同电荷的物质依次吸附在基体上组装形成粗糙结构。
3、电化学沉积法:将有机导电聚合物经氧化或还原电沉积在导电基板(如ito玻璃、不锈钢以及金银等),获得具有粗糙结构的表面,可通过改变单体和电沉积条件(电解液、沉积时间和沉积电位)调控表面的结构。
这些方法往往存在部分缺陷:以上方法制备的表面形貌能达到微米级但很难达到纳米级,并且所获得的纳米级表面往往并不规则。还有一些方法能制备规则性好的微纳米结构,但是成本较高,不适合工业化。
技术实现要素:
本发明提供了一种高纯铝表面获得规则三维微纳米结构的方法,克服了现有技术之不足,其能获得大面积规则的微纳米结构,成本低廉。
本发明采用的技术方案为:一种高纯铝表面获得规则三维微纳米结构的方法,其按下述步骤进行:
第一步前处理:将高纯铝片在10℃至30℃的条件下,以10.5mol/l的高氯酸和14.5mol/l的乙醇作为混合溶液,处理3min至10min;
第二步中处理:将上述处理后的高纯铝片置于20g/l至30g/l的磷酸溶液中,在0℃至30℃条件下加直流电以40v至160v的电压,恒压1min至30min;
第三步剥膜和氧化:在30℃至80℃的条件下;以50g/l磷酸和10g/l至50g/l三氧化二铬的混合液作为剥膜液,处理上述第二步之后的铝片;
然后将上述处理后的高纯铝片置于20g/l至30g/l的磷酸溶液中在0℃至30℃条件下加直流电以40v至160v的电压,恒压1min至30min;
第四步后处理,在30℃至80℃的条件下;以50g/l磷酸和10g/l至50g/l三氧化二铬的混合液作为剥膜液,处理上述步骤处理后的铝片。
下面是对上述技术方案的进一步优化和/或选择:
在上述第一步之前将高纯铝片在50g/l的氢氧化钠溶液在10℃至20℃中洗去自然氧化膜、油污、表面缺陷及不均匀层,形成清洁均一的表面。
上述各步完成之后取下高纯铝片,用去离子水清洗高纯铝片。
本发明的有益效果为:将高纯铝片在高氯酸和乙醇的混合溶液中进行电化学抛光处理。再将处理后的铝片置于电源正极,将石墨置于电源负极,以20g/l至30g/l的磷酸作为电解液,在40v至160v的外加电压条件下使铝表面产生氧化膜。剥离氧化膜;重复产生氧化膜的过程,然后再次剥离氧化膜。在进行氧化和剥膜之前,采用氢氧化钠溶液进行清洗,洗去高纯铝片表面的自然氧化膜、油污、表面缺陷及不均匀层,以便形成清洁均一的表面。采用磷酸和三氧化二铬作为剥膜剂,成本低廉。本方法在第一次氧化和剥膜后,在高纯铝片的表面形成了规则的微米结构,在第二次氧化及剥除氧化膜后,获得了大面积规则的微纳米结构。该方法成本低,易操作,适用于工业推广。
附图说明
图1为第一次剥膜后的高纯铝表面。
图2为第二次产生的氧化膜表面。
图3为第二次剥膜后的高纯铝表面。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据上述本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1
下面结合实施例对本发明作进一步论述:
1、将高纯铝片在50g/l的氢氧化钠溶液在20℃中洗去自然氧化膜、油污、表面缺陷及不均匀层,形成清洁均一的表面后。最好能在硝酸中清洗,以中和过量的碱;
2、将上述高纯铝片在30℃的条件下,以10.5mol/l的高氯酸和14.5mol/l的乙醇作为混合溶液,处理5min;
3、将上述处理后的高纯铝片置于20g/l的磷酸在30℃条件下加直流电以100v的电压,恒压10min;
4、在50℃的条件下;以50g/l磷酸和10g/l三氧化二铬的混合液作为剥膜液,处理上述铝片。第一次剥膜后的结果如图1所示。
5、然后将上述处理后的高纯铝片置于20g/l的磷酸在30℃条件下加直流电以100v的电压,恒压20min;第二次氧化后的结果如图2所示。
在50℃的条件下;以50g/l磷酸和10g/l三氧化二铬的混合液作为剥膜液,处理上述步骤处理后的铝片。第二次剥膜后的结果如图3所示。