Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Н а с л е д у ю щ е м э т а п е б ы л о в ы п о л н е н о м о д е л и р о в а н и е Э Э С н а о с н о в а н и и д и а г р а м м Н а й к в и с т а , т . е . з а в и с и м о с т е й д л я Z '( Z ') , п о л у ч е н н ы х в р е з у л ь т а т е и з м е р е н и я и м п е д а н с н ы х с п е к т р о в д л я о б р а з ц о в п о с л е р а з л и ч н ы х с т а д и й о б р а б о т к и : п о с л е а н о д и р о в а н и я ( о б р а з е ц 2 ) , а н о д и р о в а н и я и Э Х О ( о б р а з е ц 6 ), а н о д и р о в а н и я и Г Т О ( о б р а з е ц 3 ) , а т а к ж е п о с л е п о л н о г о ц и к л а о б р а б о т к и : а н о д и р о в а н и я + Э Х О + Г Т О ( о б р а з е ц 8 ) . Н е о б х о д и м о п о д ч е р к н у т ь , ч т о п р и а н а л и з е л и т е р а т у р ы , п о с в я щ е н н о й м о д е л и р о в а н и ю р е з у л ь т а т о в Э И С , п о л у ч е н н ы х к а к д л я а н о д и р о в а н н ы х о б р а з ц о в а л ю м и н и я , т а к и д л я о к р а ш е н н ы х и н а п о л н е н н ы х [ 3 - 6 ] б ы л о у с т а н о в л е н о , ч т о и м е е т м е с т о д о в о л ь н о б о л ь ш о е р а з н о о б р а з и е п о д о б р а н н ы х Э Э С , п о с к о л ь к у и с с л е д о в а л и с ь а н о д и р о в а н н ы е о б р а з ц ы , п о л у ч е н н ы е и о б р а б о т а н н ы е в р а з л и ч н ы х у с л о в и я х . П о с к о л ь к у к р и в а я \Z\(f) д л я о б р а з ц о в , а н о д и р о в а н н ы х п р и и с п о л ь з о в а н н ы х у с л о в и я х в 1 0 % H 2 S O 4 , а т а к ж е в и д к и н е т и ч е с к о й з а в и с и м о с т и р о с т а U a (t) и р е з у л ь т а т ы А С М и з у ч е н и я м о р ф о л о г и и А О П ( р и с . 1) п о д т в е р ж д а ю т с у щ е с т в о в а н и е р е г у л я р н о п о р и с т о г о с л о я , т о д л я н и х в к а ч е с т в е м о д е л и б ы л а и с п о л ь з о в а н а Э Э С , т р а д и ц и о н н о п р и м е н я е м а я д л я п о р и с т ы х о к с и д н ы х с л о е в н а а л ю м и н и и [4 ]. М о д е л ь н а я Э Э С с о с т о и т и з с л е д у ю щ и х э л е м е н т о в : с о п р о т и в л е н и я э л е к т р о л и т а Ri; п а р а л л е л ь н о с о е д и н е н н ы х с о п р о т и в л е н и я R 2 и е м к о с т и C i , о т н о с я щ и х с я к б а р ь е р н о м у с л о ю п о р и с т о г о А О П ; п а р а л л е л ь н о с о е д и н е н н ы х с о п р о т и в л е н и я R 3 и э л е м е н т а C P E i ( н а м о д е л ь н ы х с х е м а х в д а н н о й р а б о т е о б о з н а ч е н к а к Pi), о т н о с я щ и х с я к п о р и с т о м у с л о ю п о р и с т о й А О П ( р и с . 6 ) . С т о и т о т м е т и т ь , ч т о п р и с у т с т в и е в Э Э С т а к о г о э л е м е н т а , к а к С Р Е ( э л е м е н т п о с т о я н н о й ф а з ы ) о б ы ч н о с в я з ы в а ю т с о т к л о н е н и е м о т и д е а л ь н о с т и о к с и д н о г о с л о я [3 , 4 ] . Д а н н ы й э л е м е н т я в л я е т с я ч а с т о т н о - з а в и с и м ы м п а р а м е т р о м , и е г о и м п е д а н с в о б щ е м с л у ч а е и м е е т к а к д е й с т в и т е л ь н у ю , т а к и м н и м у ю с о с т а в л я ю щ и е . С а м о е п р о с т о е о п и с а н и е и м п е д а н с а э л е м е н т а с п о с т о я н н о й ф а з о й м о ж н о в ы р а з и т ь к а к Z cpe = A -l j ) -n, ( 3 ) — э к с п о н е н ц и а л ь н ы й п о к а з а т е л ь , о б о з н а ч а ю щ и й Н а р и с . 6 и 7 п р е д с т а в л е н ы р е з у л ь т а т ы , п о л у ч е н н ы е п р и м о д е л и р о в а н и и д а н н ы х д л я а н о д и р о в а н н о г о о б р а з ц а ( о б р а з е ц 2 ) с п р и м е н е н и е м Э Э С т а к о г о в и д а . И м е е т м е с т о х о р о ш е е с о о т в е т с т в и е э к с п е р и м е н т а л ь н о й и м о д е л ь н о й к р и в ы х . П о л у ч е н н а я в е л и ч и н а э л е м е н т а C 1 , р а в н а я 5 ,8 7 м к Ф , х о р о ш о с о о т в е т с т в у е т з н а ч е н и ю е м к о с т и б а р ь е р н о г о с л о я п о р и с т о й А О П C = 6 ,3 м к Ф , р а с с ч и т а н н о й п о ф о р м у л е п л о с к о г о к о н д е н с а т о р а с у ч е т о м т о л щ и н ы б а р ь е р н о г о с л о я (5бс ~ 1 0 н м ) и з н а ч е н и я д и э л е к т р и ч е с к о й п р о н и ц а е м о с т и A h O 3 ( s « 1 0 ) [ 1 2 ] . Э т о , в с в о ю о ч е р е д ь , с в и д е т е л ь с т в у е т о ц е л е с о о б р а з н о с т и и с п о л ь з о в а н и я д а н н о г о в и д а Э Э С д л я м о д е л и р о в а н и я п о р и с т о г о А О П . О т м е т и м , ч т о э л е м е н т R 1 , с о о т в е т с т в у ю щ и й с о п р о т и в л е н и ю э л е к т р о л и т а , п р и м о д е л и р о в а н и и в с е х и с с л е д о в а н н ы х о б р а з ц о в и м е е т з н а ч е н и е п о р я д к а R 1 « 15 О м , п о с к о л ь к у в о в с е х и з м е р е н и я х и с п о л ь з о в а л с я о д и н а к о в ы й э л е к т р о л и т . Д л я п о р и с т о г о А О П б ы л о п о л у ч е н о з н а ч е н и е п о к а з а т е л я э к с п о н е н т ы в э л е м е н т е С Р Е 1 п = 0 ,8 , ч т о у к а з ы в а е т н а п о р и с т о с т ь и р а з в и т о с т ь р е л ь е ф а п о в е р х н о с т и . П р и м о д е л и р о в а н и и р е з у л ь т а т о в , п о л у ч е н н ы х д л я а н о д и р о в а н н ы х о б р а з ц о в , п о д в е р г н у т ы х э л е к т р о х и м и ч е с к о м у о к р а ш и в а н и ю ( о б р а з е ц 6 ) и л и г и д р о т е р м а л ь н о й о б р а б о т к е ( о б р а з е ц 3 ), б ы л и с п о л ь з о в а н т о т ж е в и д Э Э С . Т а к о й п о д х о д п о з в о л я е т п р о а н а л и з и р о в а т ь и з м е н е н и я п а р а м е т р о в в р е з у л ь т а т е т о й и л и и н о й о б р а б о т к и а н о д и р о в а н н ы х о б р а з ц о в ( т а б л .) . И з в е с т н о , ч т о в п р о ц е с с е Э Х О п р о и с х о д и т о с а ж д е н и е C u 2 O , п р е ж д е в с е г о н а д н о п о р , ч т о и п р и д а е т п о к р ы т и ю ч е р н ы й ц в е т . З а к и с ь м е д и я в л я е т с я п о л у п р о в о д н и к о м , а з н а ч и т , в е л и ч и н а э л е м е н т а где А —коэффициент пропорциональности; n фазовоеотклонение, 0< \ п\ <1[3]. ! 1 1 1 200-1 ....................................................................................................... > * : / 1 ооо■ --------1...- ---------- .........................— ... 800 200­ 0- . . . . . 20 40 SO SO 100 120 R c Z . O hm Рис. 6. Экспериментальная (точки обозначены ♦) и модельная (линия) зависимости Z ’’(Z’) для анодированного образца (образец 2) C i=5,87 мкФ R i=14,25 Ом R2=57 к О м Яз=7,17 кОм СРЕ,=0,91 мкФ 111 = 0,793 Рис. 7. Эквивалентная электрическая схема и значения элементов в ней 2 0 1