金属电沉积阳极氧化铝光子晶体对铝的着色研究

阳极氧化铝着色在铝工业中具有重要地位，本项目旨在突破传统电解着色法的限制，给铝表面着上光子晶体的结构色，并对结构色有效调控。本项目通过周期性阳极氧化电压和电流函数对光子晶体相关微结构参数进行调控，并研究微结构与光谱的关系；通过电化学沉积在光子晶体孔洞底部沉积纳米金属层，并研究沉积物的吸收与散射特性对光子晶体光谱的影响；研究不同入射角和反射角下的反射光谱，系统研究光子晶体微结构-光谱-色彩的整体关系，探索调控铝材着色的有效途径，并建立模型。本项目将揭示氧化铝光子晶体的特殊色彩行为及其微结构特征，为新型铝材着色法的实用化奠定基础，同时丰富光子晶体色彩学理论，并大力推动阳极氧化铝光子晶体的光学器件的开发。

阳极氧化铝着色在铝工业中具有重要地位，本研究旨在突破传统电解着色法的限制，给铝表面着上光子晶体的结构色，并拓展阳极氧化铝光子晶体的相关应用。本研究通过提出动态电压下阳极氧化铝的分枝生长的几何空间分布模型和竞争生长模型，获得了形貌可控、有序的分枝管道结构；分别利用不同电压函数和电流函数调控微结构，获得了光谱可控的光子晶体；通过电化学沉积在光子晶体孔洞底部沉积纳米金属层，有效调控纳米金属层对光的吸收，成功获得金属铝的近零反射，从而获得颜色从紫到红，色彩大范围可调的着色铝；进一步提出模型设计电流和电压函数调节层间光程差和层间孔隙率，实现了无电沉积的着色铝及铝合金材料；探索了光子晶体阳极氧化铝分别在隐身材料、防伪材料、传感器材料及储能材料上的应用，其中复型三维连通阳极氧化铝光子晶体将在超级电容电极材料有重要应用。本研究成功实现了光子晶体的对铝着色，突破了传统阳极氧化铝材着色的弊病，丰富了光子晶体色彩学理论，并为阳极氧化铝光子晶体其他功能化的探索开辟了新的途径。