液膜电化学刻蚀法制备纳米电极的数学模型.pdf

设计 研 究 电 加工与 模具 2 0 1 6 年增刊1 液膜电化学刻蚀法制备纳米电极的数学模型 吴修 娟 王红 军 曾 永彬 房 晓龙 1 南京工业职业技术学院机械工程学院 江苏南京 2 1 0 0 2 3 2 南京航空航天大学机电学院 江苏南京 2 1 0 0 1 6 摘要 介绍 了液膜电化学刻蚀法制备纳米电极的原理及过程 根据钨棒刻蚀后 的几何形状 电 化学反应的基本原理及液体表面张力相 关理论 建立 了纳米 电极制备 的数学模 型 为液膜电化 学 刻蚀法制备纳米电极奠定了理论基础 关键词 液膜 电化学刻蚀 纳米电极 纳米 电解加工 数学模型 中图分类号 T G 6 6 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 2 7 9 X 2 0 1 6 S 1 0 0 4 3 0 4 M a t h e ma t ica l M o d e l o f t h e Liq u id M e mb r a n e El e ct r o ch e mica l Et ch in g o f a Na n o e l e ct r o d e Wu X iu j u a n Wa n g H o n g j u n Z e n g Yo n g b i n 2 F a n g Xia o l o n g 2 1 S ch o o 1 o f Me ch a n ica l E n g i n e e rin g N a n j i n g V o ca t io n a l I n s t it u t e o f I n d u s t r y T e ch n o l o g y Na n j in g 2 1 0 0 2 3 C h in a 2 C o l l e g e o f Me ch a n ica l a n d E l e ct ri cal E n g in e e ri n g N a n j in g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t ics A s t r o n a u t ics N a n j in g 2 1 0 0 1 6 C h in a Ab s t r a ct T h e p ri n ci p l e a n d t h e p r o ce s s o f p r e p a ri n g n a n o e l e ct r o d e b y l iq u id me mb r a n e e l e ct r o ch e mica l e t ch in g w e r e in t r o d u ce d Th e ma t h e ma t ical mo d e l wa s b u il t b a s e d o n t h e g e o me t r ic s h a p e o f t u n g s t e n r o d a f t e r e t ch in g t h e b a s ic p ri n cip l e o f e l e ct r o ch e mica l r e a ct io n a n d t h e t h e o ry o f l i q u id s u r f a ce t e n s io n wh ich e s t a b l is h e d t h e t h e o ry f o u n d a t io n f o r t h e l i q u id me mb r a n e e l e ct r o ch e mical e t ch in g o f a n a n o e l e ct r o d e Ke y wo r d s l iq u id me mb r a n e e l e ct r o ch e mica l e t ch in g n a n o e l e ct r o d e n a n o e l e ct r o ch e mica l ma ch in in g ma t h e ma t ica l mo d e l 随着航空航天 通信 电子设备等行业对微型 化产 品的需求 纳米制造技术成为学术界研究 的焦 点 纳米制造技术 1 卅 主要包括 电子束刻蚀技术 聚 焦离子束刻蚀技术 飞秒激光加工技术 扫描探针 加工技术及纳米 电解 j n r 技术等 纳米电解加工是 一 个 电化学溶解的过程 它具有不可替代的优点 如 没有工具磨 损 没有加工应 力 加工 表面质量 好 不受材料本身强度 硬度和韧性的限制 因此 不少科学家投入到纳米 电解加工的研究中 S ch u s t e r 利用纳米 电解加工技术加工出 了一个深约 1 I x m 收稿 日期 2 0 1 5 一 l l 一 2 7 基金项 目 江 苏 省精 密制 造 工 程 技 术 研 究 开 发 中 心 资 助项 目 Z K1 5 0 1 0 2 南京工业职业技术学 院科研基金资 助 项 目 Y K1 5 0 1 0 2 中国博士 后科学 基金资 助项 目 2 0 1 4 M5 6 0 4 2 0 第一作 者简介 吴修娟 女 1 9 8 4年生 讲 师 宽 约 2 o o n m的三角形 5 1 制备纳米 电极是进行纳米 电解加工 的前提 常 见 的纳米 电极制备方法有聚焦离子铣削 机 械剪 切 电化学刻蚀等 电化学刻蚀法是一种低成本且 操作相对简单 的制备方法 O l iv a 采用电化学刻蚀的 方法制备 出了针尖 圆弧半径为 3 5 n m 的 S T M探针 6 1 K h a n利用动态电化学刻蚀技术制备出了针尖 圆 弧半径小于 1 0 n m的 S P M探针用 胡小唐教授提 出 了浸没电化学刻蚀法制备微 电极 的理论模型圈 近年来 液膜 电化学刻蚀技术也引起各 国研究 者 的关注 相对于传统的电化学刻蚀 这种技术 的 独特之处在于 电解液是环形金属丝悬挂 的电解液 膜 通过这个 电解