The research of the mechanism of growth of nanoporous Al2O3 layers with periodically branched channels

Celem niniejszej pracy była weryfikacja hipotezy, mówiącej o mechanizmie powstawania periodycznie rozgałęzionych kanałów w obrębie nanoporowatych warstw Al2O3 wytworzonych w procesie anodowego utleniania Al. Hipoteza ta mówi, że kanały powstają na skutek wydzielania się pęcherzyków tlenu, powstających jako produkt reakcji konkurencyjnej do procesu tworzenia Al2O3 na granicy faz tlenek/metal. W ramach badań przeprowadzono więc szereg procesów anodyzacji blaszek Al w roztworach kwasu szczawiowego oraz kwasu fosforowego, stosując różną geometrię układu oraz ułożenie elektrod. Aby zbadać morfologię otrzymanych warstw otrzymane próbki obrazowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Udowodniono, że czynniki, które mają wpływ na proces uwalniania pęcherzyków gazu z dna porów nie mają decydującego wpływu na geometrię powstających kanałów. W celu dogłębnego poznania mechanizmu formowania się kanałów tego rodzaju należy przeprowadzić dalsze badania w tym zakresie z wykorzystaniem bardziej zaawansowanych technik obrazowania (m.in tomografii elektronowej).

The work presents the course of research aimed to prove the hypothesis about the mechanism of the formation of the branched channels within nanoporous layers of Al2O3 formed by the anodic oxidation of Al. This hypothesis says, that branches within channels are formed as a result of the release of oxygen bubbles, which arise as a product of a competing reaction of the process of Al2O3 formation at the metal/oxide interphase. As a part of the research, a number of anodization processes of the Al specimens were caried out in oxalic acid and phosphoric acid solutions, using different geometry and electrode arrangement. In order to examine the morphology of the obtained layers, the received samples were imaged with a scanning electron microscope (SEM). It has been proved that the factors that influence the process of the release of oxygen bubbles from the bottom of pores do not have a decisive influence on the geometry of the resulting channels. However, in order thoroughly understand the mechanism of channel formation of this type, further research in this field should be carried out with the use of more advanced imaging techniques (including e.g., electron tomography).