Análisis cuantitativo del ordenamiento de alúmina anódica nanoporosa obtenida a diferentes potenciales de anodizado

Quantitative Analysis of Nanoporous Anodic Alumina Ordering Obtained at Different Anodizing Potentials

Resumen (es_ES)

Contexto: La alúmina anódica nanoporosa es un material de gran interés debido a su baja densidad, alta relación de aspecto y a que es posible obtener estructuras altamente ordenadas. En las últimas décadas, los investigadores han concentrado sus esfuerzos en controlar las características morfológicas de los arreglos de poros fabricados, particularmente su ordenamiento. Recientemente, se empezó a migrar la caracterización del ordenamiento de las estructuras de cualitativa a cuantitativa, conllevando al desarrollo de herramientas de caracterización más precisas.

Método: En este trabajo se evaluó el efecto del potencial de anodizado en el ordenamiento de alúmina anódica nanoporosa (AAN) fabricadas en ácido oxálico al 0.3 M. Se empleó la Transformada rápida de Fourier (TRF) como herramienta para cuantificar el ordenamiento de la AAN fabricada. Los valores del grado de ordenamiento se obtuvieron mediante el cálculo del radio de regularidad basado en las imágenes obtenidas de las TRF generadas a partir de las imágenes superficiales de microscopía electrónica de barrido de las muestras de AAN.

Resultados: Se observó que a medida que el potencial de anodizado aumenta, el radio de regularidad disminuye para los potenciales evaluados. Adicionalmente, se evidenció que el diámetro de poro y la distancia entre poros aumentan con el potencial de anodizado.

Conclusiones: Estructuras altamente ordenadas pueden ser obtenidas mediante el anodizado de aluminio puro en ácido oxálico al 0,3 M a 40 V, 50 V y 55 V. El cálculo del radio de regularidad representa un valioso instrumento para la caracterización cuantitativa del ordenamiento de las estructuras de AAN. La determinación del grado de ordenamiento de la AAN se relaciona con sus propiedades y por lo tanto con su aplicación. La comprensión del efecto del potencial de anodizado en el ordenamiento de los poros de alúmina proporciona herramientas para mejorar el diseño de dispositivos basados en la AAN.

Resumen (en_US)

Context: Nanoporous anodic alumina is a material of great interest due to its low density, high aspect ratio and because it is possible to obtain highly ordered structures. In the last decades, researchers have focused in controlling the morphological characteristics of the fabricated porous structures leading to the need for proper tools to quantify the ordering level of the obtained arrangements. Recently, characterization of the ordering level started to migrate from the qualitative to quantitative methods, leading to the development of more precise characterizations tools.

Method: In the present work, the ordering of the nanoporous anodic alumina (NAA) fabricated in oxalic acid 0.3 M was evaluated. Fast Fourier transform was used to analyze the effect of anodizing potential in porous ordering. The regularity ratio was calculated based on the Fast Fourier Transformed images generated from the top SEM images of the obtained NAA samples.

Results: It was observed that increasing the anodizing potential decreases the regularity ratio values for the evaluated potentials. Additionally, morphological characteristics such as pore diameter and interpore distance increase with anodizing potential.

Conclusions: Highly ordered structures can be obtained by pure aluminum anodizing in 0,3 M oxalic acid at 40 V, 50 V y 55 V. The regularity ratio is a useful instrument for the quantitative characterization of the ordering level of nanoporous anodic alumina (NAA) structures. The NAA ordering level can be related with its properties and then with NAA applications. The understanding of the anodizing potential effect on porous alumina ordering provides tools to improve the design of NAA-based devices. 

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Biografía del autor/a

Sara María Aguilar-Sierra, Universidad Católica Luis Amigó

Ingeniera de Materiales, Magíster en Ingeneiría y Doctora en Ingeniería de Materiales. 

Docente e investigadora del programa Ingeniería Industrial de la Universidad Católica Luis Amigó.

Félix Echeverría, Universidad de Antioquia

Ingeniero Metalúrgico y Magíster en Ingeniería de la Universidad Industrial de Santander, Santander, Colombia; PhD in Corrosion, University of Manchester Institute of Science and Technology, Manchester, Inglaterra; docente del Programa Ingeniería de Materiales Universidad de Antioquia, 1999-actual. Líder del Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales - CIDEMAT – Universidad de Antioquia.

Cómo citar
Aguilar-Sierra, S. M., & Echeverría, F. (2020). Análisis cuantitativo del ordenamiento de alúmina anódica nanoporosa obtenida a diferentes potenciales de anodizado. Ingeniería, 26(1). Recuperado a partir de https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/reving/article/view/16164
Publicado: 2020-12-19
Sección
Ingeniería Mecánica