[发明专利]一种表面具有六角密堆排列的三维纳米凸起的多孔阳极氧化铝模板的制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔阳极氧化铝模板的制备方法。解决了传统多孔阳极氧化铝的孔洞排列方式单一和非传统多孔阳极氧化铝制备成本高昂，制备复杂而不适于大面积生产的技术问题。该制备方法包括：清洗铝箔并进行电化学抛光处理；将传统多孔阳极氧化铝作为压印印章，通过机械压印的方法，在铝箔表面形成六角密堆排列的三维纳米凸起图案；将表面印有六角密堆排列的三维纳米凸起图案的铝箔置于酸性电解液中进行氧化，从而得到表面具有六角密堆排列的三维纳米凸起的多孔阳极氧化铝模板。该制备方法具有成本低，实施简单，适于大面积生产等优点，有望被用于批量生产新型多孔阳极氧化铝模板。

技术领域

本发明属于阳极氧化领域，特别涉及一种多孔阳极氧化铝模板的制备方法。

背景技术

多孔阳极氧化铝模板作为一种典型的阳极氧化自组装而成的纳米孔道材料，具有纳米级周期性的连续且笔直的孔道，通过调节氧化时间和氧化电压可以实现孔道的深度和孔道间距的连续调控，并且工艺简单、成本低廉，而被广泛地应用于制备各种有序纳米结构阵列中，在光学、电学、磁学和能量储存等领域中有着极其重要的应用。传统多孔阳极氧化铝模板是由六角密堆排列的纳米孔洞构成，因此通过孔道结构只能构建出六角密堆排列的纳米结构阵列，这在很大程度上限制了其在纳米结构阵列设计与合成中的应用。

为了突破这一技术瓶颈，诱导氧化的方法应运而生。该方法是指首先在铝箔表面预先刻蚀出周期性的纳米凹痕，在随后的阳极氧化中这些纳米凹痕成为在氧化纳米孔洞生长的初始优先的生长点，最终形成具有纳米凹痕或是受到纳米凹痕影响的纳米孔洞阵列的新型多孔阳极铝模板。目前，对铝箔表面进行预先的图案化处理的方法大多基于纳米压印(NIL)、聚焦离子束刻蚀(FIB)、电子束刻蚀(EBL)等纳米刻蚀技术。尽管这些技术能够获得具有预设纳米孔洞排列的新型多孔阳极氧化铝模板，但是这些技术面临其他方面的技术问题。比如， FIB和EBL具有成本高，制备工序繁琐、生产效率低，无法大面积生产的固有的缺点。NIL则受限于成本较高的硬压印模板，这些硬压印模板大多是通过FIB和 EBL制备，并且在长期使用过程中存在不可逆转的机械磨损。因此，利用这些技术制备的新型多孔阳极氧化铝模板无法广泛应用于通常以牺牲多孔阳极氧化铝模板为代价的纳米材料的制备中。另外，尽管一些低成本而高效的对铝箔表面进行预先的图案化处理的方法被用于制备多孔阳极氧化铝，例如纳米球刻蚀 (NSL)、干涉刻蚀和一步快速压印技术，但是，这些技术大多数仅用于制备较小面积的有序的传统多孔阳极氧化铝模板。因此，如何简单经济地实现新型多孔阳极氧化铝的大面积制备，是亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服传统多孔阳极氧化铝的孔洞排列方式单一和现有新型多孔阳极氧化铝的制备方法成本高，技术门槛高，难以大面积制备的技术瓶颈，本发明提供一种多孔阳极氧化铝的制备方法，该方法不仅能够制备新型多孔阳极氧化铝模板，而且具有成本低，设备简单，适于大面积生产等优点。该新型阳极氧化铝模板表面呈现六角密堆排列的三维纳米凸起，并且每个凸起周围有孔洞环绕。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

步骤I、清洗高纯铝箔表面粘附的油污，再经电化学抛光处理以去除其表面的氧化层，同时使得表面光滑平整后备用。

步骤II、将传统多孔阳极氧化铝作为压印印章，通过机械压印的方法，将传统多孔阳极氧化铝的表面图案转移到铝箔表面，从而在铝箔表面形成六角密堆排列的三维纳米凸起。由于传统多孔氧化铝模板具有相对低廉的成本、简单的制备过程、可以达到厘米级的制备和优异的机械性能，并且机械压印过程操作简单，成本较低，从而大大降低了新型多孔阳极氧化铝的生产成本和技术门槛。