Síntesis y caracterización de nanoestructuras porosas de aluminio anodizado.

Abstract

En esta tesis se reporta la investigación para la obtención de las nanoestructuras porosas autoorganizadas de Aluminio Anodizado. Estas nanoestructuras se obtuvieron por la oxidación anódica de Aluminio de alta pureza. Para la estandarización del proceso de obtención, se trabajó con un sustrato de Aluminio Comercial AA1100; seguido a este proceso se trabajo con un sustrato de Aluminio de alta pureza. La estructura y morfología de los sustratos en cada etapa del pretratamiento, se caracterizó a través de difracción de rayos X y microscopia electrónica de barrido y se analizo la influencia de los sustratos en el desarrollo y obtención del material nanoestructurado, encontrándose mejores resultados para la obtención de nanoestructuras con el Aluminio de alta pureza, coincidiendo con lo reportado en la bibliografía. Se encontró que las condiciones óptimas para la formación de este material nanoestructurado dependen fuertemente del pre tratamiento del sustrato, principalmente porque libera esfuerzos mecanicos remanentes del proceso de laminación y por otro lado mejora la calidad cristalina reflejada a través del estudio de los patrones de difracción de rayos X. Se encontró que con el método de dos pasos de anodizado reportado por Masuda y Satoh (96), bajo condiciones controladas de temperatura, voltaje y tipo de electrolito, se obtienen mejores resultados que con el método de un solo paso. La evolución de la morfología de la superficie del sustrato y de las nanoestructuras de alúmina se caracterizaron a través de Microscopia electrónica de Barrido encontrando un distribución de poros homogénea a escala nanométrica, influenciada por las fronteras de grano. El tamaño del poro encontrado varía entre 60 y 70 nm, para la anodización con acido oxálico usado como electrolito. A pesar de que la alúmina porosa nanoestructurada ha sido sintetizada en anteriores investigaciones, la principal contribución de este trabajo consiste en el desarrollo de una metodología y metrología de materiales nanoestructurados en Colombia, creando unas nuevas perspectivas investigativas en varias áreas del conocimiento como sustratos para catalizadores y la implementación de nuevas técnicas electroquímicas en el laboratorio de magnetismo y materiales avanzados (Texto tomado de la fuente)

This thesis reports the research to obtain porous nanostructures autoorganized of anodized aluminum. These nanostructures were obtained by the anodic oxidation of high purity aluminum. For the standardization of the obtained process, it is worked with commercial Aluminum AA1100 as a substrate; consecutive at this task, we worked with a substrate of high purity aluminum. The structure and morphology of both substrates at each stage of pre-treatment was characterized by X-ray diffraction and scanning electronic microscopy, were analyzed the influence of the substrate in the development and obtaining the nanostructure material, finding better results with high-purity aluminum, coinciding with what was reported in the bibliography. It was found that the optimal conditions for the formation of nanostructured membranes are heavily dependent upon the pre-treatment of the substrate, mainly on account of the freedom of mechanical remaining stress during the lamination process and on the other hand, improved the crystalline structure observed through the study of the X-rays diffraction patterns. Also, we found that with the two-step method of anodized reported by Masuda and Satoh, under controlled conditions of temperature, voltage and type of electrolyte, it obtains better results than with the method of one step. The evolution of the morphology of the substrate surface and the alumina nanostructures were characterized by scanning electron microscopy, finding a homogeneous distribution of pores on a nanometer scale, influenced by the grain boundaries. The pore size found was between 60 and 70 nm, for the anodization process with oxalic acid used as electrolyte. Despite the fact that aluminium porous nanostructure had been synthesized in previous researches, the main contribution of this investigation lies in the development of the methodology and the metrology of nanostructures materials in Colombia, creating new research prospects in several areas of nanotechnology, like substrates for catalytic reactions and the implementation of new techniques in the laboratory of magnetism and advanced materials.