La al\u00famina an\u00f3dica se refiere a una superficie de aluminio tratada mediante anodizado electroqu\u00edmico, que produce un acabado excepcionalmente duradero y resistente a la corrosi\u00f3n que nunca se astilla, descascarilla o descascarilla: \u00a1tres veces m\u00e1s duro que el aluminio est\u00e1ndar y 60% m\u00e1s ligero!<\/p>\n
En este art\u00edculo se profundiza en los fundamentos y usos de la al\u00famina an\u00f3dica porosa, incluso como plantilla para cultivar nanocables y nanotubos con el fin de producir metamateriales con propiedades \u00fanicas.<\/p>\n
La al\u00famina porosa an\u00f3dica (NPA), tambi\u00e9n denominada al\u00famina anodizada nanoporosa (NAA), es un material intrigante con diversas aplicaciones debido a sus estructuras porosas ordenadas y densas con poros del orden de los nan\u00f3metros de di\u00e1metro. Estos poros han creado nuevas oportunidades en campos como la coloraci\u00f3n estructural y la fot\u00f3nica, al tiempo que sirven de plantillas para crear materiales como nanohilos o nanotubos para desarrollar metamateriales con propiedades a medida.<\/p>\n
Se siguen investigando los mecanismos exactos por los que se forman estas estructuras, con especial inter\u00e9s en la al\u00famina an\u00f3dica. La primera incluye la inyecci\u00f3n directa de iones de aluminio en una soluci\u00f3n electrol\u00edtica, mientras que la segunda tiene lugar en grietas dentro de la capa de \u00f3xido; la composici\u00f3n de la soluci\u00f3n electrol\u00edtica y el potencial de anodizaci\u00f3n aplicado son factores clave para el tama\u00f1o de las grietas.<\/p>\n
Una vez formadas las grietas, los iones de aluminio expulsados al electrolito pueden interactuar entre s\u00ed para crear estructuras porosas autoorganizadas que dependen del potencial de anodizaci\u00f3n y del tipo de electrolito; su tama\u00f1o y forma dependen de factores como el potencial de anodizaci\u00f3n, as\u00ed como de la presencia\/ausencia de capas de barrera.<\/p>\n
Como se muestra a continuaci\u00f3n, cuando altas cargas el\u00e9ctricas pasan a trav\u00e9s de un sustrato anodizado, sus poros se expanden mientras que su distancia entre poros disminuye, dando lugar a matrices hexagonales de poros como se ve aqu\u00ed; aunque matrices similares podr\u00edan tener otras formas como estructuras rectangulares o cuadradas.<\/p>\n
La morfolog\u00eda de las matrices de poros depende de su disposici\u00f3n inicial como hoyos c\u00f3ncavos prepatronizados en una superficie de al\u00famina an\u00f3dica y de sus distancias entre poros. Si se utilizan patrones reticulares de grafito con distancias entre poros de 300 nm, las paredes de \u00f3xido desarrollan formas triangulares, mientras que los patrones reticulares de nido de abeja con distancias entre poros de 500 nm producen poros en forma de diamante; en \u00faltima instancia, esta forma influye en las propiedades de transmisi\u00f3n y dispersi\u00f3n de la luz de las superficies de al\u00famina an\u00f3dica.<\/p>\n
Desde los trabajos de Masuda y Moskovits, la al\u00famina an\u00f3dica porosa (AAO) se ha convertido en una atractiva plataforma de nanofabricaci\u00f3n para la investigaci\u00f3n en numerosos campos. Las nanoplantillas de AAO se han utilizado en la producci\u00f3n de materiales con propiedades espec\u00edficas en magnetismo, termoelectricidad y termoelctricidad con dimensiones reducidas; la AAO puede modificarse f\u00e1cilmente para producir diversas morfolog\u00edas, como estructuras ramificadas, moduladas o estructuras nanoporosas tridimensionales.<\/p>\n
Las caracter\u00edsticas morfol\u00f3gicas de los AAO vienen determinadas tanto por su capa de barrera como por el potencial an\u00f3dico. La capa de barrera afecta a la rapidez con la que el aluminio emite sus iones a la soluci\u00f3n, mientras que el potencial an\u00f3dico influye en la rapidez con la que crecen los poros, cuyo tama\u00f1o depende del potencial an\u00f3dico aplicado, la temperatura, la composici\u00f3n del electrolito y las condiciones experimentales.<\/p>\n
En general, cuanto mayores y m\u00e1s juntos sean los di\u00e1metros de los poros y las distancias entre los poros, m\u00e1s r\u00e1pidamente se formar\u00e1 el \u00f3xido an\u00f3dico. Sin embargo, tambi\u00e9n hay que tener en cuenta que su tama\u00f1o tambi\u00e9n puede depender de factores como la qu\u00edmica de la superficie, que puede controlarse mediante el grabado qu\u00edmico o el uso de precursores an\u00f3dicos.<\/p>\n
Adem\u00e1s, cabe destacar que la disposici\u00f3n de los poros no s\u00f3lo viene determinada por la forma de una fosa indentada, sino que tambi\u00e9n se ve afectada por la disposici\u00f3n inicial de las fosas c\u00f3ncavas prepatronizadas en un sustrato. Por ejemplo, cuando se utilizan patrones FIB de concavidades con una distancia entre poros de 300 nm sobre un sustrato de Al, despu\u00e9s de la anodizaci\u00f3n surgen paredes de \u00f3xido triangulares y rectangulares (Figs. 14a-14c).<\/p>\n
En la interfaz \u00f3xido\/electrolito, las especies de oxalato desempe\u00f1an un papel esencial en la formaci\u00f3n de AAO. Cuando se combinan con los iones Al3+ que se expulsan de los poros en condiciones de MA, estos iones de oxalato reaccionan con ellos para formar mol\u00e9culas de agua que reducen la resistencia de las capas de barrera y facilitan el crecimiento posterior de las estructuras de la matriz de poros. Por el contrario, en condiciones HA se produce la formaci\u00f3n de al\u00famina no porosa con mayor resistencia en la capa de barrera debido a la tensi\u00f3n causada por la expansi\u00f3n de volumen en la interfase metal\/\u00f3xido.<\/p>\n
La producci\u00f3n de al\u00famina porosa requiere la anodizaci\u00f3n del aluminio en electrolitos \u00e1cidos. Este proceso implica la migraci\u00f3n de iones de ox\u00edgeno de la soluci\u00f3n a las superficies met\u00e1licas y la creaci\u00f3n de una capa de barrera de \u00f3xido aislante, debido a la alta resistencia el\u00e9ctrica; s\u00f3lo una peque\u00f1a corriente puede pasar a trav\u00e9s de ella, al tiempo que act\u00faa como un efecto aislante y detiene la evaporaci\u00f3n de la superficie.<\/p>\n
La temperatura, la composici\u00f3n del electrolito y el potencial aplicado durante la anodizaci\u00f3n desempe\u00f1an un papel integral en la producci\u00f3n de diferentes tama\u00f1os de poros; sus par\u00e1metros estructurales son el di\u00e1metro y la distancia entre poros. Para crear una estructura de poros m\u00e1s uniforme, puede recurrirse a la anodizaci\u00f3n por impulsos.<\/p>\n
Con esta t\u00e9cnica, la anodizaci\u00f3n se interrumpe al cabo de cierto tiempo y se reinicia a un potencial m\u00e1s alto, aumentando as\u00ed el tiempo de anodizaci\u00f3n y produciendo pel\u00edculas de al\u00famina m\u00e1s gruesas y porosas.<\/p>\n
La anodizaci\u00f3n por pulsos tambi\u00e9n puede utilizarse para producir poros ramificados o modulados alterando las condiciones de anodizaci\u00f3n entre MA y HA en secuencias espec\u00edficas y cambiando la duraci\u00f3n del pulso, produciendo poros con m\u00faltiples di\u00e1metros y altos grados de ordenamiento.<\/p>\n
Modificar el pH de las soluciones de anodizado permite alterar la distribuci\u00f3n del tama\u00f1o de los poros. Esto es posible aumentando o disminuyendo la concentraci\u00f3n de especies de oxalato en un electrolito; a la inversa, para obtener poros m\u00e1s peque\u00f1os deben estar presentes menos especies en una soluci\u00f3n electrol\u00edtica.<\/p>\n
Otro paso para alterar las estructuras de los poros es el proceso de grabado selectivo. Esto puede realizarse despu\u00e9s de la anodizaci\u00f3n en una soluci\u00f3n que contenga \u00e1cido fosf\u00f3rico y da como resultado una membrana de al\u00famina porosa 3D con poros bien ordenados, incluso si se utilizaron condiciones MA durante la anodizaci\u00f3n; lo que hace que este m\u00e9todo sea especialmente adecuado para aplicaciones que utilizan farolas de vapor de sodio como contenedores de gas.<\/p>\n
La al\u00famina an\u00f3dica porosa ha suscitado un gran inter\u00e9s en la investigaci\u00f3n durante las \u00faltimas d\u00e9cadas debido a sus notables propiedades f\u00edsicas, qu\u00edmicas y \u00f3pticas. Particularmente impresionantes son las estructuras que comprenden caracter\u00edsticas a escala nanom\u00e9trica de este material an\u00f3dico para dise\u00f1ar dispositivos \u00f3pticos como cristales fot\u00f3nicos o l\u00e1seres.<\/p>\n
La formaci\u00f3n de morfolog\u00edas complejas viene determinada por las reacciones electroqu\u00edmicas que se producen tanto en la interfaz metal\/electrolito como en la interfaz \u00f3xido\/electrolito, donde un campo el\u00e9ctrico generado a trav\u00e9s de una capa de barrera provoca la disoluci\u00f3n del \u00f3xido, la liberaci\u00f3n de iones Al3+, la expansi\u00f3n de volumen en la interfaz metal\/\u00f3xido, la generaci\u00f3n de tensi\u00f3n debida a la expansi\u00f3n de volumen en esta interfaz y la tensi\u00f3n volum\u00e9trica en la interfaz metal\/\u00f3xido en funci\u00f3n del potencial de anodizaci\u00f3n, la temperatura, la composici\u00f3n del \u00e1cido y las condiciones experimentales.<\/p>\n
La anodizaci\u00f3n pulsada es una de las t\u00e9cnicas m\u00e1s eficaces para crear morfolog\u00edas de poros muy controladas, ya que permite a los anodizadores ajustar el di\u00e1metro de los poros y la distancia entre ellos modificando los ajustes de voltaje; adem\u00e1s, los par\u00e1metros estructurales de las membranas formadas pueden ajustarse modificando los ajustes de potencial y tiempo de cada anodizador, dando lugar a patrones de Morie o estructuras en escalera si se desea.<\/p>\n
La al\u00famina an\u00f3dica ofrece otra ventaja para el desarrollo de materiales funcionales: su capacidad para controlar la qu\u00edmica de la superficie. Mediante grabado qu\u00edmico o deposici\u00f3n electroqu\u00edmica, puede crear revestimientos protectores en su superficie; adem\u00e1s, el tratamiento t\u00e9rmico o el nanorrayado pueden cambiar su morfolog\u00eda o crear capas protectoras en ella.<\/p>\n
La al\u00famina an\u00f3dica constituye una plataforma atractiva para crear materiales de dimensionalidad reducida en magnetismo, termoelectricidad y otros campos, como las t\u00e9cnicas \u00f3pticas. Adem\u00e1s, su versatilidad la convierte en una plantilla \u00fatil para el crecimiento de materiales con diversas propiedades combinadas con t\u00e9cnicas \u00f3pticas. En InRedox producimos y suministramos nanoplantillas de \u00f3xido de aluminio an\u00f3dico en diferentes formatos y especificaciones a los investigadores que exploran oportunidades cient\u00edficas y tecnol\u00f3gicas basadas en este material; dichas plantillas pueden utilizarse para investigar diversas aplicaciones, como gu\u00edas de luz y cristales fot\u00f3nicos.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
La al\u00famina an\u00f3dica se refiere a una superficie de aluminio tratada mediante anodizado electroqu\u00edmico, que produce un acabado excepcionalmente duradero y resistente a la corrosi\u00f3n que nunca [...].<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-746","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/746","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=746"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/746\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":747,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/746\/revisions\/747"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=746"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=746"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=746"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}