Зависимость удельной поверхности пористых оксидов вентильных металлов от их геометрических параметров

Abstract

Исследуется влияние ключевых геометрических параметров пористых оксидных плёнок вентильных металлов (алюминия, титана, ниобия) на величину их удельной внутрипоровой поверхности. Рассматривается структурная модель в виде плотноупакованных гексагональных ячеек с центральными цилиндрическими порами. Приведены математические зависимости для расчета объемной доли пор (пористости) и удельной поверхности в зависимости от межпорового расстояния и диаметра пор. В ходе исследования установлено, что удельная поверхность плёнок закономерно возрастает при уменьшении межпорового расстояния и увеличении диаметра пор. Выявлено, что максимальное значение удельной поверхности достигается при переходной пористости около 90 %. Показано, что дальнейшее увеличение пористости приводит к снижению удельной поверхности, что объясняется преобразованием структуры: переходом от системы гексагональных сот к столбчатой структуре. Полученные результаты имеют высокую практическую значимость для проектирования современных устройств интегральной электроники, оптимизации фотокатализаторов для очистки воды, а также при создании высокоэффективных теплоотводящих слоев и антиотражающих покрытий для солнечной энергетики.