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http://dx.doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2022.28.69672 | 15(28), 1e-28e, enero–junio 2022

Artículos de revisión

 

Alúmina anódica porosa (AAP): arreglo de nanocrisoles de α-alúmina de tamaño modulable◊

Porous anodic alumina (PAA): modulation size α-alumina nanocrucible array

Ricardo González Campuzano*♦

María Esther Mata Zamora**

* Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Investigaciones en Materiales.

** Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología.

♦ Autor de correspondencia: naedra@ciencias.unam.mx

Resumen:

Debido al creciente interés en la síntesis de diferentes estructuras a escala nanométrica, las alúminas anódicas porosas son una alternativa emergente a los métodos más sofisticados y costosos que se utilizan actualmente. En este trabajo se presenta una breve revisión acerca de algunos resultados experimentales recientes para sintetizar alúminas anódicas porosas con diámetros de poro extra grandes (>200 nm), usando mezclas de ácidos como electrolitos y voltajes altos de anodizado. Adicionalmente, se presentan estudios relacionados con la estabilidad térmica de las alúminas anódicas porosas, formadas en condiciones estándar, usando los electrolitos más comunes (ácidos sulfúrico, oxálico y fosfórico). Dichos estudios han mostrado que la alúmina anódica, de inicio amorfa, debe transitar por un proceso de eliminación de aniones previo a la transformación de fases policristalinas hasta alcanzar la fase más estable, α-alúmina. Finalmente, se mencionan algunas de las más destacadas aplicaciones que podrían tener las nanoestructuras obtenidas a partir de alúminas anódicas porosas obtenidas por métodos no convencionales y las tratadas térmicamente.

Palabras clave: alúmina anódica porosa (AAP), membranas de α-alúmina, termotratamiento de AAP.

Abstract:

Due to the increasing interest in the synthesis of different structures at nanometric scale, porous anodic aluminas are an emerging alternative to the sophisticated and expensive methods used currently. In this work, we present a brief review on some recent experimental results to synthesize porous anodic aluminas with extra-large pore diameters (>200 nm), using mixtures of acids as electrolytes and high anodizing voltages. Additionally, we present studies related to thermal stability of porous anodic aluminas; these anodic aluminas are formed under standard conditions, using the most common electrolytes (sulfuric, oxalic and phosphoric acids). These studies have shown that anodic aluminas, initially amorphous, must transition through an elimination process of anions prior to the transformation to polycrystalline phases until them, finally achieve the most stable phase, α-alumina. Finally, we mention some of the mostprominent applications these porous-anodic-alumina-nanostructures, obtained by non-conventional and heat treatment methods, might have.

Keywords: porous anodic alumina (PAA), α-alumina membranes, thermotreatment PAA.

 

Recibido: 26 de febrero, 2021.
Aceptado: 8 de julio, 2021.

 
 

Introducción

El material de un crisol, además de soportar altas temperaturas y por ello ser estable térmicamente, también debe ser químicamente inerte. La alúmina en su fase cristalina alfa (o corindón) posee ambas propiedades y se le ha utilizado como material refractario en crisoles u hornos en los laboratorios de química, así como también en la industria cerámica (Gitzen, 1970). En general, el término alúmina se usa de manera indefinida en la literatura especializada para denotar los óxidos de aluminio hidratados (hidróxidos) u óxidos de aluminio parcialmente libres de agua (oxohidróxidos) o al corindón específicamente (Wefer y Misra, 1987). El significado más certero del término alúmina es en algunas ocasiones difícil de contextualizar; pero aquí el término es usado principalmente en el sentido de cualquier óxido de aluminio hidratado o anhidro tomado indistintamente, incluyendo cualquiera de las fases cristalinas y estado amorfo.

Ahora bien, si pensamos en otra de las aplicaciones del óxido de aluminio, es decir, como recubrimiento de superficies metálicas nos encontramos con dos aspectos muy interesantes. Uno, es la propiedad del aluminio por combinarse rápidamente con el oxígeno y formar una capa delgada de óxido superficial impenetrable y adherente que detiene el proceso de corrosión del aluminio metálico. La textura de esta película es muy regular, y bajo ciertas condiciones su espesor se puede controlar en el intervalo de los nanómetros a las decenas de micrómetro. El segundo aspecto es que las películas de óxido de aluminio que recubren la superficie del metal tienen la característica de formar una estructura de poros arreglados de forma más o menos regular en casos muy específicos conocida como alúmina anódica porosa (AAP). Esto último atrajo el interés de los investigadores en muchas de las actividades de desarrollo tecnológico y de investigación en el área de las nanociencias, debido al gran potencial de contar con un molde o plantilla para generar nanomateriales de diversa índole (Lee et al., 2014). El propósito de este trabajo es presentar un panorama general de temas de investigación relativamente recientes. Uno de ellos es el de poder modular las dimensiones del diámetro de poro mayor a los 200 nm obtenidos por métodos de anodizado electroquímico convencional. El otro tema involucra la modificación de la composición y estructura cristalina de la AAP para obtener un material cerámico nanoestructurado con las características deseables de estabilidad térmica y resistencia a medios corrosivos tanto ácidos como alcalinos.

Inicialmente, se realiza una breve descripción acerca de la composición y estructura de las AAP obtenida por métodos electroquímicos bajo condiciones estándar de corriente o potencial fijos. Posteriormente, se mencionan algunos estudios recientes relativos a la posibilidad de extender las dimensiones de los parámetros de las celdas de la AAP, como la distancia interporo y diámetro de poro para la generación de novedosos arreglos nanométricos, tales como nanoconcavidades formadas en la superficie del aluminio y nanodomos formados en el lado opuesto a la superficie porosa. Aunque, en la mayoría de las aplicaciones que se le han dado a las AAP, no se ha requerido el uso de tratamientos térmicos ni procesos de síntesis de nanoestructuras por arriba de la temperatura ambiente (Losic y Santos, 2015), resulta importante establecer que las AAP son susceptibles a cambios fisicoquímicos debido a su naturaleza amorfa y composición química. Es por ello que se hace una revisión de los estudios realizados en relación con la estabilidad térmica de las AAP y las propuestas para conseguir membranas de α-alúmina porosa.

Arreglo de celdas de óxido de aluminio anódico poroso (OAAP) o alúmina anódica porosa (AAP)

En general, la AAP se describe como un arreglo vertical de celdas de óxido de aluminio dispuestas de forma normal a la superficie del aluminio (Figura 1). El conjunto de celdas forma un arreglo de mínima energía conocida como empaquetamiento hexagonal compacto. Cada celda contiene un poro al centro que se encuentra sellado en la base por un óxido anódico tipo capa barrera de geometría semiesférica. El mecanismo de crecimiento y formación de las celdas lo han descrito detalladamente Abdel-Karim y El-Raghy (2016) , Lee et al. (2014) y Runge (2018). La estructura generalmente se define por varios parámetros estructurales, tales como la distancia interporo (Dint), diámetro de poro (Dp), espesor de la capa barrera (tb), espesor de la pared de poro (tw), densidad de poro (δp) y la porosidad (P). Se sabe que estos parámetros, que constituyen las características más notables de las AAP, dependen de las condiciones del anodizado: tipo y concentración del electrolito, potencial de anodizado, densidad de corriente, temperatura, entre otros (Lee et al., 2014; Sulka, 2008). En la Figura 1 se muestran imágenes, tanto esquemáticas como reales, de los parámetros estructurales de la AAP.

 

Figura 1 Diagramas esquemáticos representativos (izquierda) y micrografías SEM reales (derecha) de una AAP. (a) Vista de su sección transversal vertical y (b) vista superior indicando todos los parámetros geométricos que la caracterizan.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

En la Figura 2 se presenta, de manera general, el procedimiento estándar para la obtención de una película de AAP sobre la superficie del aluminio metálico. La Figura 2 (a) muestra la superficie del aluminio después de la limpieza y pre-tratamientos; la 2(b), la superficie del aluminio después del pulido electroquímico; la Figura 2 (c), la parte superior de la película de AAP después del primer anodizado donde se evidencia el arreglo desordenado de nanoporos; la 2(d), la superficie del aluminio después de eliminar selectivamente la AAP. Dicha superficie metálica queda marcada con un arreglo de nanoconcavidades que sirven como puntos de nucleación para el crecimiento de una nueva película de AAP con poros ordenados. La Figura 2 (e) corresponde a la película de AAP después de un segundo anodizado, y, la 2(f), a la sección transversal (izquierda) y parte inferior (derecha) de la película de AAP después de eliminar selectivamente el aluminio, la base de los poros se muestra como un arreglo de nanodomos altamente ordenados.

 

Figura 2 Etapas de un proceso típico de doble anodizado. Las imágenes superiores muestran una representación esquemática del procedimiento experimental para la síntesis de plantillas de AAP, mientras que las imágenes inferiores muestran las micrografías SEM del material real obtenido.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Modulación del tamaño y disposición de poros en la AAP

Las películas de AAP sintetizadas por anodización electroquímica se han vuelto extremadamente populares durante los últimos años, pues han servido como moldes multifuncionales para la fabricación de diversas estructuras a escala nanométrica (Sulka, 2008). En años recientes, se han realizado esfuerzos sustanciales para ampliar el intervalo en la Dint, o bien, incrementar el Dp, sin alterar demasiado el orden y la organización del arreglo de los nanoporos, ya que para algunas aplicaciones resulta ser un factor crucial el conservar un alto grado de regularidad y uniformidad (Masuda, 2005; Wehrspohn, 2005). La distribución del Dp y la Dint se pueden modular en función de diversos parámetros experimentales durante el anodizado electroquímico del aluminio. Por otro lado, se ha demostrado que el espesor de la tb, determina el tamaño de la celda y del poro. También se ha encontrado experimentalmente que el Dp y la Dint son directamente proporcionales al potencial de anodizado, así como la poca influencia que tiene la concentración y el tipo de electrolitos en el Dp. Sin embargo, en los procesos de anodizado convencionales (15-200 V), es posible obtener Dint en intervalos limitados dentro de 60-500 nm (Masuda et. al., 1997; Li et al., 1998; Jessensky et al., 1998; Nielsch et al., 2002; Zaraska et al., 2014); mientras que el uso de altos voltajes (mayores a 400 V) ofrecen la posibilidad de obtener Dint entre 884-2036 nm (Chen et al., 2014; Ma et al., 2016; Wang et al., 2013).

Aunque la mayoría de las películas de AAP sintetizadas con altos voltajes tienen buena reproducibilidad y confiabilidad, todavía existen algunos problemas: los procesos de anodización requieren, generalmente, tiempos extremadamente largos (mayores a 24 h) para obtener una disposición de poros altamente ordenados. También es necesario el uso de sistemas de enfriamiento complejos para mantener bajas temperaturas (menores a 0 ºC) y mantener las condiciones de anodización estables. Es bien sabido que al aplicar voltajes altos (mayores a 200 V) durante un proceso de anodización, estos generan calor muy rápidamente causado por los campos eléctricos intensos, dando como resultado quemaduras o grietas macroscópicas observables en la superficie de la AAP debido a las reacciones químicas presentes ante los campos eléctricos intensos. Además, dan lugar a arreglos de poros más desordenados, es decir, mientras más alto sea el voltaje de anodizado mayor será el desorden de los poros. Debido a este hecho, la fabricación rápida y mecánicamente estable de películas de AAP usando voltajes altos sigue siendo un gran desafío.

Entre los electrolitos más comúnmente usados para conseguir Dint entre 50 y 600 nm usando potenciales de anodizado de hasta 400 V se encuentran: el ácido fosfórico (H3PO4) (Li et al., 2006; Masuda et al., 1998; Xu et al., 2015; Zhang et al., 2010), malónico (C4H6O6) (Knörnschild et al., 2015; Santos et al., 2012; Sun et al., 2013), cítrico (C6H8O7) (Chen et al., 2014; Ma et al., 2016; Wang et al., 2013), acetilendicarboxílico o butinodioico (C4H2O4) (Kikuchi et al., 2014a), selénico (H2SeO4) (Akiya et al., 2015; Kikuchi et al., 2014b; Nazarkina et al., 2015; Nazarkina et al., 2017; Nishinaga et al., 2013), etidrónico (Kikuchi et al., 2015 y 2017), entre otros. Al aumentar el potencial de anodizado superior a los 400 V, se ha optado por utilizar electrolitos a base de mezclas de ácidos y alcoholes los cuales actúan como difusores de calor en la celda electroquímica (Chen et al., 2014; Wang et al., 2013). En las Figuras 3 y 4 se muestran imágenes de arreglos regulares de poros y domos de la capa barrera a diferentes voltajes de anodizado, respectivamente, en donde se utilizaron mezclas de diferentes ácidos, tales como el oxálico (C2H2O4), fosfórico (H3PO4) y cítrico (C6H8O7) con etilenglicol (EG) (González-Campuzano et al., 2017 y 2019). Los factores que influyen en la regularidad de los arreglos nanométricos durante el proceso de síntesis electroquímica empiezan con el corte de las láminas de aluminio (de 0.25 mm de espesor y 99.999% de pureza), las cuales se someten a un tratamiento estandarizado de limpieza, liberación de esfuerzos mecánicos y acabado a espejo que garantiza la uniformidad y homogeneidad cristalina en la superficie metálica previo al proceso de anodizado electroquímico. La secuencia de pasos y su justificación es como sigue: la limpieza inicial de las placas de aluminio con acetona es para retirar residuos de grasa y polvo. Con el fin de aumentar el tamaño de grano y liberar esfuerzos mecánicos presentes debido al proceso de laminado y corte de las piezas de aluminio, se realiza un tratamiento térmico (llamado recocido) a 600 ºC durante 6 h en una atmósfera de H2 a presión atmosférica. Posteriormente, se elimina el óxido nativo y contaminantes orgánicos que pudieran formarse en la superficie del aluminio posterior al proceso de recocido, usando una disolución 0.25 M de carbonanto de sodio (Na2CO2) a 80 ºC durante 3 minutos. Luego se realiza un proceso para neutralizar la superficie del aluminio, usando una disolución de ácido nítrico (HNO3) al 35% en peso durante 30 s. Subsecuentemente, las placas son electropulidas en una celda electroquímica usando como contra electrodo una placa de grafito y una mezcla de ácido perclórico (HClO4) al 70% en peso, y etanol (C2H6O) en una proporción 1:5 V/V, aplicando un voltaje constante de 18 V durante 2 minutos manteniendo una temperatura de 3 ºC. Por último, las muestras son limpiadas secuencialmente con acetona, etanol y, finalmente, con agua desionizada mediante ultrasonicación durante 15 minutos para posteriormente dar inicio al proceso de anodizado. El voltaje de anodización y el electrolito correspondiente se muestran en la Tabla 1. Debido a los altos voltajes que se utilizan, se adiciona EG, que actúa como difusor de calor en la celda electroquímica ayudando a reducir efectos de ruptura por quemaduras de la película de alúmina durante la reacción química exotérmica en el anodizado.

 

Figura 3 Micrografías SEM de la vista superior de películas de AAP evidenciando nanoporos altamente ordenados después del proceso de anodizado de dos pasos. El valor del voltaje mostrado fue el utilizado durante el proceso de anodizado.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Figura 4 Micrografías SEM de la vista superior de películas de AAP evidenciando nanodomos altamente ordenados posterior a la disolución selectiva del aluminio. El valor del voltaje mostrado fue el utilizado durante el proceso de anodizado.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Tabla 1 Voltajes y electrolitos utilizados para la fabricación de las membranas de AAP por medio de anodizado electroquímico de aluminio.

Voltaje (V) Electrolito
40 100 ml de H2C2O4 (0.3 M)
100 100 ml de H3PO4 (0.1 M)
150 80 ml de H3PO4 (0.1 M) + 20 ml de EG
200 60 ml de H3PO4 (0.05 M) + 25 ml de C6H8O7 (1 M) + 40 ml de EG
250 80 ml de H3PO4 (0.01 M) + 20 ml de C6H8O7 (1 M)
300 20 ml de H3PO4 (0.01 M) + 80 ml de C6H8O7 (1 M)
350 20 ml de H3PO4 (0.01 M) + 40 ml de C6H8O7 (1 M) + 50 ml de EG
400 15 ml de H3PO4 (0.01 M) + 40 ml de C6H8O7 (1 M) + 50 ml de EG
450 10 ml de H3PO4 (0.01 M) + 40 ml de C6H8O7 (1 M) + 50 ml de EG
500 3 ml de H3PO4 (0.01 M) + 45 ml de C6H8O7 (0.5 M) + 45 ml de EG
550 1 ml de H3PO4 (0.01 M) + 50 ml de C6H8O7 (0.1 M)+50 ml de EG
600 50 ml de C6H8O7 (0.1 M) + 50 ml de EG

Fuente: González-Campuzano et al. (2017 y 2019).

 

La celda electroquímica usada para el proceso de anodizado es colocada en un baño térmico con agua a temperatura ambiente para mantenerla constante durante 24 h. La placa de grafito y la placa de aluminio (contraelectrodo y electrodo) se colocan a una distancia fija de separación de 1 cm, con el fin de mantener el mismo campo eléctrico formado entre las placas debido al potencial aplicado. Las disoluciones se agitan continuamente para homogeneizar tanto la concentración del electrolito como la temperatura en la superficie de trabajo que se encuentra en contacto con el electrolito. Se utiliza una fuente de poder DC ajustable con un intervalo de voltajes entre 0 y 600 V, y un intervalo de corrientes entre 0 y 0.5 A (BK PRECISION modelo 9185B). Para evitar problemas de sobrecarga en la fuente, cuando se trabaja con voltajes altos de anodizado, se procede con aumentos graduales del voltaje evitando rebasar el límite de corriente eléctrica soportada por la fuente. Estos aumentos se realizan por pasos hasta alcanzar el voltaje final de anodizado, teniendo especial precaución en mantener una corriente constante en el estado estacionario de crecimiento de la película de alúmina porosa.

Una vez terminado el proceso de anodizado, las muestras se limpian con agua desionizada mediante ultrasonicación durante 15 minutos. Aunque los parámetros elegidos para el anodizado aseguran un crecimiento regular de los poros en la AAP, sobre todo para tiempos de crecimiento prolongados, siempre es necesario realizar un proceso denominado anodizado de dos pasos, o proceso de doble anodizado. El procedimiento consiste en retirar la película de alúmina porosa formada en el primer anodizado, usando una mezcla de ácido fosfórico (H3PO4) al 6% en peso, y trióxido de cromo (CrO3) al 1.8% en peso a 60 ºC durante 12 h. Con este ataque selectivo de la película porosa se conservan las marcas en la superficie del aluminio, que corresponden a la forma inversa de la parte inferior de las celdas que constituyen el arreglo de poros, a estas nanoestructuras se les denomina nanoconcavidades (Figura 2 (d) y Figura 5). Estas estructuras sirven como zonas de nucleación para el crecimiento de la nueva película porosa en el segundo proceso de anodizado. Este último se realiza bajo las mismas condiciones que el primero. La Figura 2 esquematiza todas las etapas del método de anodización de dos pasos. El resultado del segundo anodizado mejora bastante el ordenamiento desde las primeras etapas de crecimiento en estas películas porosas y evita la generación de esfuerzos o tensiones mecánicas en el arreglo de las celdas de alúmina que se van formando en un espacio geométrico ya definido.

 

Figura 5 Micrografías SEM de la vista superior de las nanoconcavidades altamente ordenadas, formadas en la superficie del aluminio, posterior a la disolución selectiva de la AAP. El valor del voltaje mostrado fue el utilizado durante el proceso de anodizado.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Finalmente, una vez formada la película de AAP mediante un segundo anodizado, el Dp queda definido por las condiciones del anodizado (voltaje de trabajo, temperatura, concentración y tipo de electrolito). Sin embargo, este no es el único factor que puede definir el diámetro de poro final, también se puede modificar este valor mediante un ataque químico selectivo denominado ensanchamiento de poro, usando una disolución 0.5 M de H3PO4 a 45 ºC. Dependiendo de la naturaleza de la AAP se varía el tiempo de ataque. En nuestro caso se requirieron entre 30 y 60 minutos. Este proceso disuelve la pared de los poros de forma preferencialmente radial, haciendo que el diámetro de los mismos aumente al eliminar el material del que está constituida la pared del poro (Figura 3).

Los nanodomos (parte inferior de las celdas de AAP, correspondientes a la capa barrera) (Figura 4) son sintetizados utilizando una variante del proceso de anodizado de dos pasos. Para ello, después del primer anodizado, se elimina el aluminio que aún queda sin anodizar y sirve de soporte a la película de AAP. Como la disposición experimental de la celda electroquímica utilizada en nuestros experimentos permite anodizar ambas caras de la placa de aluminio, el procedimiento es como sigue: para eliminar el sustrato metálico, primero se disuelve la película porosa de la cara opuesta a la de interés empleando una disolución de 2.5 M de hidróxido de sodio (NaOH) a temperatura ambiente. Una vez expuesto el aluminio, se elimina mediante un ataque electroquímico con una disolución al 20% en peso de ácido clorhídrico (HCl). Como contra electrodo, se utiliza una placa de grafito y se aplica una diferencia de potencial entre 1 y 5 V, a temperatura ambiente. La diferencia de potencial aplicada durante el proceso acelera la reacción entre los iones de cloro y el aluminio metálico sin atacar al óxido de aluminio en la película porosa que se encuentra en la cara posterior (capa barrera). Por último, se limpia la superficie con el arreglo de nanodomos mediante un ataque químico que elimina el aluminio residual usando una mezcla de ácido clorhídrico HCl al 20% en peso y cloruro de cobre (CuCl2) 0.5 M a temperatura ambiente.

Como se mencionó anteriormente y resumiendo, además de las nanoestructuras porosas y los nanodomos que resultan del arreglo geométrico de las celdas de AAP, existen otro tipo de nanoestructuras que corresponden al arreglo geométrico formado en la superficie del aluminio después del primer anodizado, denominadas nanoconcavidades como las mostradas en las Figuras 2 (f) y 5. Estas se forman en la superficie del aluminio después de disolver selectivamente la AAP. Los parámetros que caracterizan a estas nanoestructuras (nanoporos, nanodomos y nanoconcavidades) son el diámetro de poro, nanoconcavidad y nanodomo (Dp), así como la distancia interporo, interconcavidad e interdomo (Dint). Estos parámetros son función del potencial de anodizado aplicado como se muestran en la Figura 6. En dicha figura se observa que el tamaño de estas nanoestructuras depende del potencial aplicado, manteniendo una relación lineal entre ambos parámetros. Es por ello que el proceso de anodizado electroquímico del aluminio, en comparación con otras técnicas costosas como la litografía, es una buena alternativa porque permite obtener nanoestructuras con dimensiones deseadas al elegir apropiadamente el electrolito y el potencial de anodizado (Wehrspohn et al., 2005; Zaraska et al., 2015).

 

Figura 6 Relación entre los parámetros geométricos y el voltaje de anodizado aplicado (VA) para las diferentes nanoestructuras obtenidas a partir de la AAP. (a) Diámetro de nanoporo, nanoconcavidad y nanodomo (Dp) vs VA; (b) distancia interporo, interconcavidad e interdomo (Dint) vs VA.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

El panorama de las posibles aplicaciones que brindaría una membrana cerámica de AAP con un amplio intervalo en la modulación del tamaño de poro mayor a los 600 nm, es de gran interés tecnológico en áreas de la ciencia e ingeniería de materiales. La mayor parte de este interés se basa en sus destacadas propiedades físicas y químicas y, más concretamente, en sus propiedades ópticas. La interacción de la luz con la AAP da lugar a una gran cantidad de propiedades ópticas que tienen su interés tanto a nivel de investigación como de aplicación. Por ejemplo, Leung et al. (2012) han demostrado que las membranas de AAP correctamente modificadas (con dimensiones de poro de ∽700 nm) pueden ser utilizadas como recolectores de luz eficientes en el intervalo de longitud de onda de 700 nm. Es por ello que la modulación del tamaño de poro es crucial para determinadas aplicaciones.

Composición química de las celdas del óxido de aluminio anódico poroso

El mecanismo de crecimiento de las AAP en electrolitos ácidos se basa principalmente en un equilibrio entre la formación de óxido de aluminio, impulsado por el campo eléctrico, intensificado en la interfaz óxido/metal en la base del poro y la disolución de óxido en la interfaz óxido/electrolito (Figura 7). Cuando el aluminio se oxida anódicamente, los iones del electrolito son incorporados desde la base de los poros y los aniones migran a través de la película de alúmina formada por acción del campo eléctrico aplicado. Bajo las condiciones del mecanismo de crecimiento de la capa porosa, el campo eléctrico deja de ejercer acción en la migración de los aniones al alejarse de la base de los poros. De esta manera los aniones incorporados pasan a formar parte de óxido anódico que forma la pared de los poros (Thompson y Wood, 1981).

 

Figura 7 Ilustración esquemática de la sección transversal vertical (izda.) y vista superior (dcha.) de un arreglo de celdas de AAP. Se muestran las zonas o regiones diferenciadas por el contenido de los iones derivados del electrolito utilizado durante el anodizado del aluminio.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

El resultado de este proceso es la formación de tres regiones diferenciadas por el contenido de los iones derivados del electrolito utilizado durante el anodizado electroquímico del aluminio. La base y la pared de los poros están constituidas por un porcentaje de alúmina relativamente pura (región interna), otro porcentaje de alúmina contaminada con aniones, con un máximo local intermedio (región intermedia) y un porcentaje de alúmina, que además de aniones, contiene protones y moléculas de agua (región externa), como se observa esquemáticamente en la Figura 7. La cantidad de las especies aniónicas incorporadas y su distribución en el óxido anódico de las celdas dependen del potencial de anodizado (VA), la densidad de corriente (j), la temperatura (T), así como también del tipo y concentración de los electrolitos (Lee y Park, 2014).

Estabilidad térmica se las AAP

Antes de hablar de las características térmicas de la AAP, es necesario mencionar aspectos generales de los óxidos de aluminio y su estructura cristalina. El sistema aluminio/oxígeno presenta una extensa variedad de estructuras de alúmina metaestable, que pueden ser identificadas como arreglo de cationes aluminio ordenados, o parcialmente ordenados, en los sitios intersticiales de una subred de oxígenos con un empaquetamiento aproximadamente compacto. El arreglo de los iones oxígeno se puede dividir en dos amplias categorías: las alúminas cúbicas centradas en las caras o alúminas de empaquetamiento hexagonal compacto. La distribución de los cationes dentro de cada subgrupo da origen a las diferentes formas del óxido de aluminio identificadas con letras griegas (Wefers y Misra, 1987). Las estructuras del óxido de aluminio con base en el empaquetamiento cúbico centrado en las caras incluyen las formas: γ, η (cúbicas), θ (monoclínica), y la δ (ya sea tetragonal u ortorrómbica); mientras que las estructuras de alúmina con base en el empaquetamiento hexagonal compacto están representadas por las formas: α(trigonal), κ(ortorrómbica) y la χ (hexagonal) (Levin y Brandon, 1998). Al seguir la nomenclatura Alcoa (Wefer y Misra, 1987), a excepción de la fase termodinámicamente estable α-Al2O3, los demás óxidos de aluminio se les conoce como alúminas de transición, pues a partir de tratamientos térmicos cada una de las formas identificadas, son etapas de una continua transición entre estructuras cristalinas metaestables, hasta llegar a la fase estable corindón. En particular, las alúminas de transición formadas a bajas temperaturas contienen iones hidroxilo, la secuencia de transición no es reversible, es decir, ninguna α-Al2O3 o cualquiera de las formas presentes a alta temperatura pueden ser convertidas a una de las alúminas de transición que aparecen a bajas temperaturas. Otro aspecto importante es que la microestructura del material de partida determina el tipo de secuencia de las transformaciones en el curso del tratamiento térmico (Levin y Brandon, 1998). En la Tabla 2, se presentan algunas de las secuencias de transformación de diversos precursores que conducen a la fase α-Al2O3, adicionalmente también se indica las temperaturas aproximadas a las cuales se forman las diferentes fases cristalinas.

 

Tabla 2 Estructuras y secuencias de transformación en los oxohidróxidos e hidróxidos de aluminio metaestables generados por diferentes rutas de partida.

hcp
fcc

Fuente: Adaptación de Levin y Brandon (1998).

 

Una vez establecido lo anterior, es conveniente recordar, de las secciones anteriores, que la AAP incorpora aniones producto de la reacción de anodizado en la celda electroquímica. La distribución y concentración dentro de la estructura del óxido de aluminio anódico de estos aniones depende de los parámetros experimentales en el proceso del anodizado. Como se mencionó anteriormente, se pueden identificar tres regiones: una zona de alúmina de alta pureza en la capa interna adyacente a la interface óxido/metal; una capa de óxido de aluminio intermedia constituida por aniones y una capa externa, adyacente a la interface óxido/electrolito formada por aniones, protones y moléculas de agua. Por tanto, es de esperar que la estabilidad térmica y resistencia química de las AAP, se vea afectada por el perfil de distribución de los aniones en la estructura del óxido de aluminio anódico.

A mediados de los años noventa del siglo pasado, se iniciaron una serie de estudios para analizar la composición y estructura de la AAP empleando técnicas de análisis térmico, complementadas con espectroscopía infrarroja y difracción de rayos-X. La técnica de análisis térmico diferencial (DTA, differential thermal analysis, por sus siglas en inglés) mide la diferencia en temperatura entre la muestra y un material de referencia inerte, en función de la temperatura. La técnica de calorimetría diferencial de barrido (DSC, differential scanning calorimetry, por sus siglas en inglés) mide el flujo de calor que es necesario suministrar a la muestra para mantenerla a temperatura idéntica a un material de referencia. Los picos endotérmicos y exotérmicos observados en las gráficas durante el tratamiento térmico usado en esta técnica pueden ser atribuidos a diferentes procesos, como la descomposición del material, la transformación de fases cristalinas, puntos de fusión, transiciones vítreas, entre otros. La identificación de estos procesos se puede realizar con el apoyo de técnicas como la difracción de rayos-X. El análisis termogravimétrico (TGA, thermogravimetric analysis, por sus siglas en inglés) mide la pérdida de masa al ir incrementando la temperatura, si a esta técnica se acopla un espectrómetro de absorción infrarrojo, es posible identificar alguno de los compuestos que son liberados por efecto de la descomposición del material al incrementar la temperatura (Wunderlich, 1990).

Estudios, como los de Mardilovich y Ozao (Mardilovich et al., 1995; Ozao et al., 2000, 2001a,b, 2002, 2003), establecieron que en las AAP ocurren una serie de etapas durante el tratamiento térmico en las que se ve involucrada la descomposición de las especies aniónicas incorporadas en el material y la secuencia de transformación de la alúmina amorfa a las alúminas de transición. La descripción del mecanismo de transformación resulta complejo, pues además intervienen los parámetros experimentales considerados en las técnicas del análisis térmico; tales como el programa de calentamiento, velocidad de calentamiento, el tipo de atmosfera (inerte, oxidante o reductora) y flujo del gas de arrastre (Ozao et al., 2000 y 2001a,b). No obstante, con el acoplamiento simultáneo de técnicas espectroscópicas como la absorción infrarroja, resonancia magnética nuclear (NMR, nuclear magnetic resonance) o técnicas como TG-MS (thermo-gravimetry-mass spectrometry), TG-DTA,TPD-MS (temperature programmed desorption-mass spectrograph), difracción de rayos-X (DRX), termoanálisis, se ha podido llegar a cierto conocimiento del proceso que se lleva a cabo en la transformación de las AAP desde su estado amorfo inicial, hasta llegar a la fase corindón y la composición de las especies aniónicas incorporadas en la estructura inicial.

El esquema general propuesto en la evolución térmica se ha establecido en las AAP más utilizadas, formadas en electrólitos ácidos (ácido sulfúrico, oxálico y fosfórico). Los estudios realizados con las técnicas de termoanálisis simultáneo (TG-DSC o DTA) han mostrado que las pérdidas de masa se deben a la deshidratación (desde temperatura ambiente a los 400 ºC), deshidroxilación (entre 400 ºC-700 ºC), y por arriba de los 700 ºC hasta los 960 ºC, l a existencia de procesos colectivos en los que interviene la migración y pérdida de los aniones atrapados dentro del material, junto con el inicio de la formación de alúminas policristalinas (Mardilovich et al., 1995; Ozao et al., 2000, 2001a,b, 2002, 2003). A temperaturas por arriba de los 1100 ºC, las transiciones exhiben picos exotérmicos (curvas DTA o DSC) atribuidos a la formación de las alúminas de transición γ, θ, δ (900 ºC-1100 ºC) y la fase más estable α-Al2O3 (1400 ºC). El perfil de las curvas DSC en estos trabajos muestra que los picos exotérmicos, debidos a la transformación de la alúmina amorfa a una de las alúminas de transición, resulta ser más alta (entre 250 ºC y 300 ºC) que en las alúminas amorfas obtenidas por métodos químicos lo que se atribuye a que la presencia de los grupos aniónicos estabiliza la fase amorfa de la alúmina anódica, retardando la cristalización hasta que a una temperatura relativamente alta se da la transformación cristalina seguida por la descomposición de las especies aniónicas (Ozao et al., 2003; Mata y Saniger, 2005).

El proceso dinámico de la cristalización es diferenciado entre las alúminas formadas en ácido sulfúrico y ácido oxálico, en relación con las alúminas formadas en ácido fosfórico. La formación de las alúminas de transición y la eliminación de las especies aniónicas son procesos acoplados en las alúminas formadas en ácido sulfúrico u oxálico (Ozao et al., 2001a). Entre los 700 ºC y 900 ºC se producen cambios significativos de masa y energía producto de la transformación de la alúmina amorfa en policristalina. Las especies aniónicas, incorporadas durante el anodizado, se descomponen quedando atrapadas en forma gaseosa en la matriz de alúmina, produciendo con esto la alteración de la estructura de las celdas que forman los poros. Durante esta etapa llamada de amorfización, el diámetro de los poros cambia presentando expansión y contracción en las dimensiones del poro al liberarse los gases producto de la descomposición de las especies aniónicas (Ozao et al., 2002). A temperaturas más elevadas, la fase inicial policristalina, más la amorfa que aún prevalece, cristaliza en las formas metaestables. Inicia con la formación de la γ-alúmina y sigue con la coexistencia de las formas δ y θ-alúmina, hasta los 1100 ºC. A pesar de la temperatura elevada, se puede detectar una cantidad menor de sulfatos y oxalatos que se van eliminando a medida que sigue aumentando la temperatura. Finalmente, se forma la fase α-Al2O3, alrededor de los 1250 ºC, libre de impurezas (Ozao et al., 2000, 2001b).

A nivel microestructural, se ha investigado, con la técnica de resonancia magnética nuclear (27Al aluminum NMR), cómo cambia la coordinación del aluminio a medida que incrementa la temperatura en la alúmina anódica. En las alúminas anódicas amorfas el aluminio se encuentra coordinado con el oxígeno en unidades de corto alcance formando tetraedros, pentaedros y octaedros (AlO4, AlO5 y AlO6) (Farman, 1989); con el incremento de la temperatura, se transita de la fase amorfa a las diferentes formas cristalinas de las alúminas de transición en las que prevalecen las coordinaciones AlO4 y AlO6. Mientras que la coordinación AlO5 va disminuyendo, debido al proceso de formación de las alúminas de transición y la eliminación de los aniones presentes en el material (Cho et al., 2015). Al formarse las alúminas de transición γ, δ, θ-alúminas las coordinaciones 4 y 6 se mantienen, ya que estas pertenecen a la simetría cúbica centrada en las caras (Kirchner et al., 2007). Al alcanzar la temperatura de transición a la α-alúmina solo se encuentra la coordinación AlO6, que corresponde la simetría hexagonal compacta (Asoh et al., 2015; Aman et al., 2019).

En las gráficas de las Figuras 8 y 9 se presentan, a manera de ejemplo, termogramas y curvas DTA de AAP formadas en los electrolitos más usados (ácidos sulfúrico, oxálico y fosfórico) y formadas en condiciones estándar de anodizado. Los voltajes, temperaturas y concentración de los electrolitos son los reportados para formar arreglos porosos uniformes (Nielsh et al., 2002). También las condiciones del programa térmico de los equipos corresponden a parámetros estándar, intervalo de temperatura, razón de calentamiento, atmosfera, gas de arrastre. Es importante mencionar esto, ya que en la literatura no siempre se trabaja con los mismos valores y esto puede modificar las temperaturas a las que se dan los cambios de fase (Aman et al., 2019; Norek et al., 2015; Ozao et al., 2001a,b).

 

Figura 8 Curvas termogravimétricas de: (a) AAP sulfúrica; (b) AAP oxálica, y, (c) AAP fosfórica. Se indican los procesos de: (I) la deshidratación; (II) la deshidroxilación, y, (III) la descomposición de las especies aniónicas presentes en el óxido de aluminio anódico.

Fuente: Mata y Saniger (2005).

 

Figura 9 Curvas del análisis térmico diferencial para: (a) AAP sulfúrica; (b) AAP oxálica ,y, (c) AAP fosfórica. Se indican las alúminas de transición frecuentemente formadas entre los 800 ºC y 1200 ºC. La α-Al2O3 se forma por arriba de los 1200 ºC.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Como se puede observar en la Figura 8, en las pérdidas de masa registradas en los termogramas destacan los procesos de deshidratación y deshidroxilación entre temperatura ambiente y los 650 ºC. Entre los 700 ºC y los 960 ºC se observa la pérdida de masa debido a la descomposición de las especies aniónicas (SO2, CO2). El porcentaje de pérdida de masa en cada proceso dependerá de la preparación de las alúminas anódicas (Mata y Saniger, 2005). En el caso de las AAP formadas en ácido fosfórico su comportamiento térmico es muy distinto, como se puede observar en la curva termogravimétrica casi no hay pérdida de masa (Figura 8 (c)). Los resultados de la espectroscopía infrarroja muestran que el grupo fosfato permanece incorporado en la matriz de alúmina, esta diferencia probablemente está relacionada con la estabilidad térmica de los fosfatos en la matriz de alúmina, debido a la alta afinidad química de los fosfatos por el aluminio (Bocchetta et al., 2003; Brown et al., 2006; Mata y Saniger, 2005).

En la Figura 9, se comparan las curvas del análisis térmico diferencial de las tres alúminas anódicas. En las curvas se muestran los cambios que ocurren durante los procesos de deshidratación, deshidroxilación, descomposición de las especies aniónicas, junto con los cambios de fase de las alúminas anódicas. Los picos endotérmicos por abajo de los 400 ºC se atribuyen a los procesos de deshidratación y deshidroxilación. Entre los 800 ºC y 1100 ºC se encuentra el proceso de descomposición de las especies aniónicas junto con los procesos de transformación de fase, picos exotérmicos. En el caso de las alúminas formadas en ácido sulfúrico y oxálico la fase α-Al2O3 se forma por arriba de los 1200 ºC; mientras que para las AAP formadas en ácido fosfórico su comportamiento es diferente. Entre los 1200 ºC y 1450 ºC se forman las fases α-Al2O3 y puesto que el grupo fosfato permanece incorporado en la matriz de alumina, el fosfato de aluminio (AlPO4) coexiste como una segunda fase con la α-alúmina cristalina (Bocchetta et al., 2003; Brown et al., 2006; Mata y Saniger, 2005).

En reportes más recientes (Hashimoto et al., 2018a), se ha estudiado la formación de una estructura de mesoporos en la pared de las celdas al ser eliminadas las nanopartículas de fosfato de aluminio con el tratamiento térmico adecuado. Cabe mencionar que la formación de los mesoporos también se puede encontrar en las alúminas que contienen oxalatos y sulfatos, pero a temperaturas más bajas (∼1000 ºC). Al incrementar la temperatura para formar la fase alfa-alúmina, los mesoporos son eliminados por acción de la sinterización del material de las paredes de las celdas (Roslyakov et al., 2020).

En la Tabla 3, se reporta la ruta de transformación de las alúminas de transición a partir de la AAP. Los intervalos de temperatura son valores promedio de diversos trabajos (Aman et al., 2019; Asoh et al., 2015; Bocchetta et al., 2003; Brown et al., 2006; Chang et al., 2012; Cho et al., 2015; Choudhari et al., 2012; Hashimoto et al., 2018; Kirchner et al., 2007; Le Coz et al., 2010; Mardilovich et al., 1995; Masuda et al., 2015; Mata y Saniger, 2005; Mc Quaig et al., 2011; Ono et al., 2014; Ozao et al., 2000, 2001; Roslyakov et al., 2020; Xu et al., 2004).

 

Tabla 3 Ruta de transformación de las alúminas de transición a partir de la AAP. +AAP-Oxálica. Anodizado a 150 V; ♦AAP-Oxálica. Anodizado entre 10 V y 130 V; *AAP-Oxálica. Anodizado a 130 V; **AAP-Fosfórica comercial (Wathman Anopore).

Transición (ºC) Amorfa →γ→δ→θ→α-Al2O3 Referencia
AAP-sulfúrica 900 850 960-1240 1150 1250 1300 Ozao et al. (2000, 2001a); Mata y Saniger (2005); Kirchner et al. (2007).
AAP-oxálica 830- 840 800 870 870 1075-1100 870 870 903 1100 912 800-950 1150 1200 1219 1400 1210 1100 1200 1200 Mardilovich et al. (1995); ♦Lee et al. (2000); Bocchetta et al.(2003); Yang et al. (2003); Mata y Saniger (2005);Kirchner et al. (2008) +Xu et al. (2004); McQuaig et al. (2011) Ono et al. (2014). Cho et al. (2015); Masuda et al. (2015); Aman et al. (2019).*
AAP-fosfórica 700 800- 900 890 920-1150 850 900-1100 AlPO4+α-Al2O3 1450 1020-1300 1300-1400 Bocchetta et al. (2003); Mata y Saniger (2005); Brown et al. (2006); **Le Coz et al. (2010); Cho et al. (2015); Masuda et al. (2015).

Fuente: Elaboración de los autores.

 

En los trabajos más recientes (Chang et al., 2012; Hashimoto et al., 2018; Masuda et al., 2015; Roslyakov et al., 2020) relacionados con el tema de las membranas de α-alúmina porosa se investigan las condiciones más adecuadas para obtener membranas estables y resistentes al ataque químico de bases y ácidos. Se establece que la estructura y composición de las celdas que forman el arreglo de poros es determinante en la estrategia a seguir para conservar la estructura. Los retos a vencer son varios, entre ellos está el de eliminar los aniones de las regiones intermedia y externa de la pared de las celdas, sin afectar la capa interna formada de alúmina relativamente pura y compacta (Figura 7). El segundo reto es no adelgazar el espesor de la pared de la celda durante el proceso de apertura y homogenización del diámetro superior e inferior de los poros. Otro reto es alcanzar un área extensa y plana de la membrana de α-alúmina porosa con resistencia mecánica y sin fracturas.

En las indicaciones generales sugeridas en los trabajos de Masuda (2015) y Roslyacov (2020), para mejorar las propiedades mecánicas de las membranas de α-alúmina, se recuperan varias consideraciones experimentales mencionadas desde hace varias décadas. Entre ellas: la preparación del aluminio con tratamientos de recocido térmico para eliminar las tensiones mecánicas y aumentar el tamaño de grano en la superficie del metal; trabajar en las condiciones óptimas de anodizado (voltaje, corriente, temperatura, concentración del electrolito) para obtener el mayor ordenamiento posible de poros; mejorar la simetría en las dimensiones del poro a lo largo de la celda, eliminando o reduciendo el espesor de la capa barrera, aplicando procedimientos electroquímicos al finalizar el anodizado; eliminar los aniones integrados a la AAP, por medio del ataque químico selectivo (Mardilovich, 1995; Jessensky et al., 1998; Masuda et al., 1997; Lee et al., 2000; Brown et al., 2006; Ono et al., 2014).

En la primera década de este siglo, la investigación ha tomado un enfoque más dirigido a cubrir aspectos importantes relacionados con el desarrollo tecnológico con el fin de obtener un material cerámico nanoporoso. El conocimiento más detallado de las regiones diferenciadas, presentes en la pared de la AAP, ha permitido desarrollar estrategias que toman en cuenta el conocimiento de los procesos dinámicos involucrados en la evolución de las fases policristalinas y la descomposición química de los aniones junto con los parámetros del tratamiento térmico implicado. Se ha establecido que una baja razón de calentamiento e inclusión de isotermas próximas a las temperaturas de descomposición de los aniones y/o de transición de fases son indispensables para evitar la acumulación de tensiones mecánicas en el material (Roslyakov et al., 2020). Por el momento, los datos experimentales se han restringido a las AAP sintetizadas usando los tres electrolitos más comunes, sin embargo, se abre un campo de investigación y desarrollo tecnológico para continuar con las alúminas de poros extra grandes. Las condiciones de anodizado en este tipo de AAP son poco convencionales, empezando por los altos voltajes de anodizado (>200 V) y el empleo de mezcla de ácidos y alcoholes en los electrolitos utilizados.

Nuevas aplicaciones potenciales de las AAP

Las películas de AAP sin tratamiento térmico ofrecen una amplia versatilidad para fabricar nanomateriales multifuncionales (Sousa et al., 2014) como los mostradas en la Figura 10 para algunas aplicaciones potenciales. En la superficie del arreglo de nanoporos se pueden depositar metales y formar sistemas con nanohuecos que presentan propiedades novedosas e interesantes en aplicaciones tecnológicas (Figura 10a). Estos nanohuecos, en comparación con las películas continuas, pueden producir efectos cuánticos en su conductividad (Nakanishi y Ando, 1996; Uryu y Ando, 1998), transmisión óptica mejorada (Ebbesen et al., 1998; Ruan y Qiu, 2006), propiedades plasmónicas (Schmidt et al., 2014; Schwind, et al., 2013), entre otros (Leitao et al., 2013; Vavassori et al., 2002; Wang et al., 2006). En la Figura 10b se muestra un arreglo de nanoalambres de níquel (Ni) embebidos en los nanoporos sintetizados mediante electrodepósito. Este tipo de nanoestructuras unidimensionales (1D) poseen numerosas propiedades catalíticas (Riva et al., 2019), magnéticas (Li et al., 2020), termoeléctricas (Domínguez-Adame et al., 2019), y ópticas (Quan et al., 2019; Yao et al., 2008). En las Figuras 10c y 10d se muestran nanoconcavidades de aluminio y nanodomos de AAP, respectivamente. Recientemente, este tipo de nanoestructuras han adquirido gran interés debido a sus propiedades plasmónicas aprovechadas en la fabricación de sustratos para la detección de moléculas de interés químico y/o biológico (Celik et al., 2018; González-Campuzano et al., 2017; González-Campuzano et al., 2018; Huang y Tsai, 2018; Wang et al., 2012). También han servido como sustratos nanoestructurados para controlar propiedades plasmónicas de otros metales en diferentes intervalos de longitud de onda del espectro electromagnético (González-Campuzano y Mendoza, 2019; González-Campuzano et al., 2020). Las AAP con tratamiento térmico podrían ampliar su funcionalidad en aplicaciones en las que se requiere soportar condiciones de alta temperatura o medios corrosivos.

 

Figura 10 Micrografías SEM de diferentes nanoestructuras obtenidas a partir de las AAP: (a) arreglos de nanoporos; (b) nanoalambres; (c) nanoconcavidades, y, (d) nanodomos. Cabe aclarar que el falso color en las micrografías no tiene ningún significado particular, solo se utiliza con fines decorativos.

Fuente: Elaboración de los autores.

 

Adicionalmente, pueden ser usadas como filtros debido a su capacidad para bloquear selectivamente diversos tipos de virus, pequeñas moléculas orgánicas, sales y otros iones metálicos peligrosos. Song et al. (2011) informan sobre la preparación de AAP para eliminar iones peligrosos de metales pesados de una solución acuosa. La estructura porosa de las membranas de AAP facilita una mejor aceptación de catalizadores, por lo que se han propuesto como soportes catalíticos (Stair et al., 2006), e, incluso, se han propuesto en la separación de gases (Cho et al., 2015) y en la fabricación de microsensores. Aprovechando su transparencia moderada y un bajo coeficiente de absorción, también podrían utilizarse en dispositivos relacionados con la energía y la óptica. De hecho, se han incorporado en la fabricación de dispositivos LCD (Hong et al., 2010).

Conclusiones

La anodización electroquímica del aluminio para la obtención de películas continúas o porosas de alúmina son actualmente objetos de una extensa investigación, con casi mil artículos publicados anualmente en el campo. En este manuscrito, se realizó una breve revisión acerca de la estructura y composición de las celdas de la AAP, así como de las rutas para conseguir membranas de α-alúmina mediante tratamientos térmicos adecuados para conservar el arreglo de poros. Aunque hay avances notables en comprender el efecto de los aniones incorporados durante el anodizado, aún se requiere de investigación en otro tipo de electrolitos y condiciones de anodizado no convencionales. El reto consiste en conocer la composición, distribución y efecto de los aniones incorporados en las nuevas condiciones (por ejemplo, usando altos voltajes), y plantear estrategias que permitan evaluar su efecto en las propiedades de estabilidad térmica del material poroso en su fase cristalina alfa. Este campo de investigación se encuentra en auge, aunque las bases del conocimiento de las propiedades estructurales, morfológicas y térmicas es el producto de una gran cantidad de trabajos dedicados al estudio del óxido de aluminio anódico poroso desde la década de los años 50s. En general, la motivación que surge por el interés sostenido durante tanto tiempo en las AAP, es que se las considera también como un material modelo, cuyas características morfológicas ofrecen gran versatilidad para la síntesis, caracterización y estudio de propiedades fisicoquímicas de diferentes nanoestructuras funcionales sin la necesidad de procesos costosos como la litografía; así como el desarrollo de aplicaciones rentables basadas en la amplia extensión de los arreglos ordenados que se pueden obtener.

Referencias

 

◊ Agradecemos a Omar Novelo y Josué E. Romero del Laboratorio Universitario de Microscopía Electrónica (LUME-IIM-UNAM) por las imágenes SEM.