Альтернативный способ создание наноструктурированных покрытий на алюминии

Белорусский государственный технологический университет, г. Минск

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси, г. Минск

Наноструктурированные алюминиевые покрытия в последнее время получают широкий резонанс и возможно заменят уже существующие и используемые в промышленном производстве технологии создания различных типов дисплейных устройств, на основе легированных оксидов, например In₂О₃ и SnО₂ или ZnО с коэффициентом оптического пропускания на уровне 80 – 85% и поверхностным сопротивлением менее 50 Ом/кв. Не смотря на массовое использование у существующей технологии есть один серьезный недостаток – истощение мировых запасов индия и олова, в связи, с чем ведется поиск новых альтернативных материалов с улучшенными технологическими, эксплуатационными и экономическими показателями. Полученный наноструктурированный алюминий может применяться для создания супергидрофобных (СГФ) покрытий в качестве подложки для нанесения полимерных композиций различного состава.

Целью проводимых исследований является изучение закономерностей формирования упорядоченной наноразмерной структуры на основе алюминия, методом анодирования тонкого слоя алюминия с последующим химическим удалением сформированной аноднооксидной пленки.

Для достижения поставленной цели проводились исследования по установлению влияния параметров процесса анодирования алюминия на морфологические характеристики его поверхности. Анодирование осуществлялось в щавелево кислом электролите в интервале температур 4 – 20°С и напряжение варьировалось от 40 до 200 В. В ходе проведения исследований установлено, что на процесс формирования пористого анодного оксида алюминия в щавелевокислом электролите оказывает влияние толщина исходного слоя алюминия, температура и напряжение анодирования.

Изменение параметров процесса анодирования оказывало существенное влияние на дальнейшее формирование наноструктурированной поверхности алюминия, которые исследовали следующими методами: сканирующей электронной микроскопии, оптическим светопропусканием, профилометрическим исследованием поверхности. При этом установлено, что с ростом температуры процесса анодирования от 4 до 20°С наблюдается увеличение размера основания пирамидальной структуры с 50 до 100 нм, что связано с ростом скорости химического растворения оксида алюминия в щавелевой кислоте при анодировании. Увеличение продолжительности воздействия солнечного света на образцы приводит к уменьшению светопропускающей способности, а УФ излучение не оказывает такого влияния в отличие от воздействия видимой области спектра солнечного света. Так же установлены размерные характеристики структурных элементов поверхности, такие как диаметр пор, расстояния между ними, а также их глубина соответствовали диапазонам от 7 до 45 нм, от 5 до 55 нм и от 50 до 350 нм соответственно. В тоже время у образцов наблюдается гомогенность размерных характеристик пор, что может применяться для создания СГФ покрытий.

Таким образом, для улучшения свойств и повышения однородности наноструктурированной поверхности алюминия предлагается использовать двухступенчатое анодирование. Это позволит получить материалы для производства «умных» стекол, электрооптических устройств памяти, дисплейной техники различного назначения, а также СГФ покрытий и много другое.