升温电极应用于微/纳电极电化学加工的研究

本项目运用具有装置简单和加热迅速的高频交流电加热技术，以基于约束刻蚀层技术（CELT）的电化学微加工为切入点，对微/纳米电极及其附近的薄层溶液进行温度调制，探索升温技术应用于电化学微/纳米加工中的基本问题，利用了SECM（扫描电化学显微镜）在加热的同时对电化学性质进行了成像，从而对电化学加工的机理进行深入研究。同时，进一步发展温度可控的电化学加工技术，并在实际应用中发挥重要作用。.主要研究内容和结果如下：.（1）一种新型热电偶微电极的制作，是用氢氧焰将Pt丝和Pt-Rh丝熔融成一个结点，该结点为热电偶测量温度的热端。通过电化学刻蚀的方法，可以使微电极的尖端直径约为20 μm。该热电偶微电极可以作为热电偶用于测量电极表面的温度。同时，这根微电极还可以用于电化学微加工和有机小分子的电催化体系。该热电偶测温系统包括了R型热电偶、标准的MODBUS-RTU通信协议多路差分输入温度采集卡、RS-485转接器和24 V的直流电源。通过该装置可将测温系统与扫描电化学显微镜进行联用，完成溶液中的电化学和温度同时成像。.（2）项目中成功设计和制备了可用于高频升温的印刷电路板，通过高频升温装置对热电偶微电极施加不同加热功率，从而达到对热电偶微电极控温的目的。探讨了不同高频加热频率对溶液中的电化学循环伏安行为的影响，在最佳共振频率下，增大施加功率，则电极表面的温度升高。将升温热电偶微电极用于电化学微加工中，考察了不同加热功率对ITO表面ZnO纳米线刻蚀加工过程的影响，并考察了不同温度下利用微电极对半导体材料n-GaAs刻蚀效果的影响，将实际刻蚀n-GaAs的结果与理论模拟数值进行拟合，计算出不同温度下的反应常数。.本项目迄今已经申请了4项项国内专利和发表了7篇国内外论文。