PEG溶液中PAA纳米模板的制备研究(2)
在PEG（polyethyleneglycol, PEG）溶液中制备PAA 纳米模板，可以改善阳极氧化的环境，Chen等[9]的研究指出，铝阳极氧化的电解液中加入PEG，通过改变PEG的浓度，可以对PAA的孔径实现连续的调节和控制，并且由于PEG的加入，系统的黏度增大，可以有效避免高电压下阳极氧化时发生烧蚀击穿。因此，可以通过增大阳极氧化的电压来制备大孔径的PAA模板，扩大其应用范围。
纳米材料具有优异的光、电、磁、力学、机械等性能，将成为最有前景的新材料，多孔型的阳极氧化铝具有特殊的形貌结构[10]，在纳米材料领域有十分重要的研究价值。
1.2 多孔阳极氧化铝的研究现状
1.2.1 多孔阳极氧化铝的制备
1.2.2 PAA性能的影响因素
1.2.3 PAA纳米孔道的形成机理介绍
阳极氧化反应（氧化膜的生长）：2Al + 6OH− → Al2O3 + 3H2O + 6e−
1) “酸性场致溶解”理论
关于PAA的形成机理，目前学界普遍接受的观点是“酸性场致溶解”[22]理论，认为在硫酸、铬酸、草酸等酸性电解质中对铝基体进行阳极氧化，铝基体表面首先生成致密氧化膜，氧化铝是同时在与电解液和与铝基体接触的两个界面生成，当氧化铝膜形成到一定厚度时，会由于应力、体积膨胀等因素在氧化膜表面靠近电解液的界面处形成孔洞胚胎[23]，由于“酸性场致溶解”使得孔洞进一步加深，形成纳米孔道。但“酸性场致溶解”理论对PAA吹冰棱柱结构以及纳米孔道底部的半球形结构未能做出合理的解释。
2) “氧气气泡模具”效应
朱绪飞等[24]则提出了“氧气气泡模具”效应，认为在PAA的形成过程中，从致密膜向多孔膜的转变是由于O2的析出所导致，此时氧化膜上析出的O2气泡为孔道的形成提供了模具，Al2O3围绕着气泡生长，直至O2气泡逸出，孔洞胚胎被电解液填满，氧化膜继续生成的同时O2气泡在孔洞底部继续析出起到模具作用。在这个模型里，孔壁是一种“从下向上”的生长模式[23]，而且O2气泡作为模具可以很好的解释孔道底部的半球形结构。
3) “碱致溶解”理论
吴双成提出“碱致溶解”理论是形成多孔膜的主要原因[25]，认为阳极界面的OH− 离子放电速度小于迁移速度，故OH− 的消耗速率小于补充速率，阳极会由于OH− 离子的累积而被碱化，电解液呈碱性，但该理论无法合理解释孔道的结构。
1.2.4 PAA的应用
多年来，PAA由于其多孔有序的特殊结构作纳米自组装材料的首选模板[23]而被广泛采用，随着纳米技术的进步与发展，PAA在多种新材料上都表现出更加广阔的应用前景。
1) 磁性材料
由于PAA的多孔有序结构，可以在其孔结构填充磁性物质，得到具有磁性功能的薄膜[3, 26]，由于PAA的有序的多孔孔道有导向作用，使得磁性材料在结晶的过程中的择优取向与磁化轴方向一致[27]，而使材料表现出很高的垂直磁记录密度。
2) 纳米阵列结构
随着纳米自组装技术的发展，模板自组装技术能将模板的图案引入到自组装结构中，因此可以增加自组装结构的有序性[28]。纳米阵列结构具有高度的有序性，通过对其性能的控制，可以得到结构可控、尺寸均匀的微型器件的基本单元[29] 。因此，PAA 规则有序的纳米多孔结构是制备高度有序的纳米阵列结构的重要模板，包括管状、线状、柱状的纳米阵列[26]，而且PAA的制备成本低廉，制备操作简单，在纳米阵列结构的制备中应用十分广泛。