陽極氧化鋁圖靈斑圖生長機制的動力學模擬.pdf

1、鋁在酸性電解液中陽極氧化可在表面形成具有圖靈斑圖形貌的多孔氧化鋁，而以多孔氧化鋁為模板合成納米線、納米管等材料成為近年來研究的熱點。目前對陽極氧化鋁的形成機理的研究，主要是對其形成過程的機理模型，而對其圖靈斑圖自組織過程的動力學模型的研究尚不多見。
　　 本文在分析鋁陽極氧化過程的反應機理的基礎下，對其圖靈斑圖生長機制進行了動力學模擬的研究。
　　 通過對陽極氧化過程中的反應物種和反應體系的分析，揭示了鋁陽極氧化反應的本

2、質。從主要反應式中得到一個反應擴散方程組形式的，描述其自組織過程動力學的數(shù)學模型。通過線性穩(wěn)定性分析，得出了反應擴散方程的色散關系式，根據圖靈分岔和霍普夫分岔的判據，得出了模型的圖靈空間和霍普夫空間。通過弱非線性分析，得出了模型的振幅方程，求解出的振幅方程有三個等標量值的振幅，可繪制出規(guī)則六邊形斑圖結構。數(shù)值模擬結果也驗證了該數(shù)學模型可以很好的模擬出陽極氧化鋁規(guī)則的多孔結構，并且可以成功的演化出其自組織的動力學過程，揭示了鋁陽極氧化自組

3、織過程的數(shù)學本質。
　　 基于電化學理論和電解質溶液中的吸附理論，建立了包含電解液濃度、氧化電壓和溫度在內的實驗參數(shù)動力學模型。通過引入圖靈斑圖波長和孔洞數(shù)目的計算，研究了影響孔徑和孔密度的關鍵因素，包括電解液種類、電解液濃度、氧化電壓、溫度和氧化時間。
　　 結合數(shù)值模擬結果，分析得出了如下結論：不同的電解液有不同的氧化電壓范圍?？讖诫S著電解液濃度的增大而減小，且基本滿足負對數(shù)關系?？讖诫S著氧化電壓的增大而增大，基本滿