Упорядочение пор в анодном оксиде алюминия (АОА) в высокоупорядоченный двумерный гексагональный массив является уникальным примером самоорганизации структуры на наноуровне и привлекает внимание научного сообщества как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. При этом кристаллография алюминия является одним из важных факторов, определяющих морфологию АОА и влияющих на кинетику анодирования.
В работе [1] изучена кинетика анодного окисления монокристаллов алюминия Al(100), Al(110) и Al(111) в 0,3 М серной кислоте при напряжении 25 В. В качестве основного метода количественной аттестации пористой структуры использована in situ малоугловая рентгеновская дифракция. Эксперимент проведен на базе европейского источника синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility – ESRF) на станции ID10.
Наиболее быстрое уменьшение разориентации каналов в направлении их роста наблюдается при анодировании Al(100). Для получения сопоставимого продольного упорядочения системы пор в случае анодирования Al(111) необходима вдвое большая плотность электрического заряда. Напротив, для Al(111) характерно быстрое уменьшение мозаичности пористой структуры в плоскости пленки. Средний размер доменов ограничен 20 периодами структуры в случае использования Al(100) и Al(110), тогда как для Al(111) наблюдается линейный рост площади доменов на протяжении всего процесса анодирования. При этом формирование доменов с гексагональной упаковкой каналов наблюдается значительно раньше, чем возникновение дальнего ориентационного порядка в плоскости пористой пленки.
Полученные данные открывают широкие возможности для формирования АОА с требуемой морфологией системы пор путем выбора кристаллографической ориентации алюминия и продолжительности анодирования. Возможным направлением практической апробации результатов работы является анодирование поликристаллических алюминиевых фольг, текстурированных в нужном кристаллографическом направлении путем прокатки и рекристаллизационного отжига.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-73-10176.
[1] I.V. Roslyakov, A.P. Chumakov, A.A. Eliseev, A.P. Leontiev, O.V. Konovalov, K.S. Napolskii, Evolution of pore ordering during anodizing of aluminum single crystals: in situ small-angle X-ray scattering study // Journal of Physical Chemistry C, 2021. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c01482.