Pattern formation on aluminum surface during anodic polarization

Dünyanın çeşitli yerlerinden birçok bilim adamı, geleneksel ya da geleneksel olmayan yöntemlerle geniş uygulama alanlarına sahip olan aluminyum malzemeleri üretmeye çalışmaktadır. Ancak, günümüzde kullanılan bu üretim prosesleri bazı dezavantajlara ve sınırlamalara sahip olduğu için, aluminyum üzerinde nano-şablon oluşturmak için yeni bir yöntem keşfetme ihtiyacı her zaman gündemdedir. Bu noktada, uygulanmış yüksek potansiyellerde çözünme yerine yüzeyini koruyucu oksit filmi ile kapatan aluminyumun özel elektrokimyasal davranışı önem kazanmaktadır. Bu çalışmanın amacı alüminyumun doğası gereği anodik polarizasyon sırasında oluşturduğu oksit filmin özelliklerinin incelenmesi ve elektrolit ile ilişkisinden yararlanarak üzerinde geniş bir alanda düzenli alumina nano-yapıların elde edilmesidir. Anodik polarizasyon sırasında oluşan oksit filmin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin anodun içinde bulunduğu elektrolite bağlı olduğu gerçeğinden yola çıkarak çalışma sırasında öncelikli olarak elektrolitin bileşiminin dereceli bir şekilde değiştirildiği bir takım deneyler yapılmıştır. Söz konusu deneylerin sonucunda fosforik asit ile sülfirik asit oranlarının 2:3 olduğu durumda oksit filminde ?barnacle? şeklinde şablonların elde edildiği görülmüş, daha sonra farklı proses parametrelerinde yapılan deneyler sonucunda da desen yapıları ile farklı çalışma koşulları (elektrolit özellikleri, anot malzeme özellikleri, proses süresi ve voltaj etkisi) arasındaki ilişki değerlendirilmiştir. Anodik polarizasyon işlemi sırasında oluşan düzenli ve kararlı bu nano yapıların fiziksel ve kimyasal özellikleri SEM (EDS eklemeli) ve AFM yüzey karakterizasyon yöntemleri yapılarak tanımlanmıştır. Özet olarak, anodik oksit film üzerinde bulunan ?barnacles? olarak adlandırılmış nano yapıların eldesi için yeni bir yöntem bu çalışma içerisinde önerilmiştir. Bu metot geleneksel veya geleneksel olmayan yöntemlere nazaran daha ucuz, daha kolay ve çeşitli üretim proseslerine daha kolay adapte edilebilir özellik göstermektedir. Many group of scientists around the world try to produce alumina templates which are used in a wide range of applications, with conventional or nonconventional methods. These production processes have some disadvantages and limitations, to discover a new methods to get nano-pattern on alumina always remains on the discussion. At this point, an electrochemical behavior of aluminum gain a particular importance, it is well known that when aluminum is polarized to more positive potentials, it forms a protective oxide layer on its surface instead of dissolving. In this study, the anodic polarization behavior of aluminum is investigated utilizing a different electrolyte composition to find a new production method where the ordered nanostructures quickly evolve in the anodic oxide film The electrolyte composition is one of the most critical parameter for anodic polarization process, a mixture of sulfuric acid-phosphoric acid is chosen as solution. In order to observe the effect of process parameters (such as electrolyte properties, anode material properties, process duration and voltage) on theshape of patterns a set of experiment is made. . Qualitative analyses of the experiments have been conducted by using FE-SEM (with an EDS attachment) (Field Emmision Electron Microscope) and AFM (atomic force microscope) to evaluate structural and morphologicall properties of these ordered nanostructures formed during anodic polarization. Also, electrochemical behavior of pattern formation is investigated on potential-time, current-time curves in order to see the formation and growth mechanism of these patterns during anodic polarization process. In summary, a new method is proposed for the production of nano structures on anodic oxide film. A new pattern formed so called ?barnacles?. This method is very advantageous comparing to previous conventional or nonconventional methods, because not only it is fast, cheap and simple but also it can easily be applicable to any other production process. 122