标题和描述中提到的知识点主要集中在微电极技术领域,特别是铂微电极位点上氧化铝纳米孔的制备。这项技术是针对微电极存在的电化学界面阻抗高和噪声大的问题,通过微加工工艺来提升微电极性能的一种方法。
微电极技术在近年来借助微电子机械系统(MEMS)的发展取得了显著的进步。MEMS技术制备的微电极芯片具有小型化、低成本和批量生产的优势。然而,微小的电极位点会增加电化学阻抗和噪声,限制了微电极的应用范围。为了改善这一情况,科研人员尝试了多种策略,如电化学沉积、表面粗糙化和反应离子刻蚀(RIE)来增加电极位点的有效表面积,或者利用碳纳米管和多孔材料作为模板来修饰纳米点或纳米线。尽管这些方法能部分提升有效表面积,但效果有限,且操作复杂,成本较高。
相比之下,多孔氧化铝模板提供了一种更成熟简单的方法。通过铝片制备纳米孔或者在硅基铝膜上进行纳米孔研究,这种方法的反应机理逐渐清晰,并且在硅基纳米器件和纳米结构的制造中有所应用。但是,直接在微电极金属薄层上制备纳米孔的报道相对较少,需要解决的关键问题包括降低金属层之间的内部应力,提高铝膜与铂层的粘附性,以及选择合适的氧化电压来形成上下贯通的纳米孔模板。
研究中提到,通过等离子体处理铂层,可以增强 Pt 与 Al 膜的粘附性,然后利用二次阳极氧化铝技术,在微电极位点的铂层上成功制造纳米孔道。这个过程通过监控阳极氧化过程中的电流变化,可以有效地控制纳米孔的形成,为后续在微电极上采用电化学沉积、电子束蒸发、溅射等方法制作不同材料的纳米柱微电极提供了可能。30V 被认为是理想的氧化电压,但相对于铝片上的二次氧化,纳米孔的有序度还需提升。电流与时间的关系曲线揭示了当铝膜完全反应后,电化学反应转变为 Pt 层上水的电解,电流值显著上升。通过监控电流变化,可以控制氧化过程,防止 Pt 层被腐蚀。
此外,该文还提到了固溶强化镍基高温合金的疲劳裂纹扩展(FCP)和持续载荷裂纹生长(SLCG)行为的研究。研究人员在不同温度下使用恒定的应力强度因子(K)进行实验,发现仅用 K 参数就能解释材料的 FCP 和 SLCG 行为。INCONEL617 和 HAYNES230 这两种合金在裂纹尖端前会出现损伤区,并表现出随时间变化的 FCP 和稳定的 SLCG 行为。HAYNES230 的裂纹扩展速率较慢,这归因于其不同的断裂形式和较高的 M6C 和 M23C6 碳化物含量。环境因素,尤其是应力辅助晶界氧脆机制,被认为是导致 INCONEL617 和 HAYNES230 FCP 速率随时间变化加快的主要原因。
铂微电极位点上氧化铝纳米孔的制备是一项旨在优化微电极性能的技术,通过等离子体处理和二次阳极氧化铝技术实现,有望提升微电极的电化学性能。同时,固溶强化镍基高温合金的疲劳裂纹扩展研究为材料性能理解和裂纹控制提供了新的见解。