论文部分内容阅读
在圆盘电解池中以不同浓度的CuSO4水溶液为电解液，以环形细铜丝作阳极。通过改变阴极与阳极的位置以及阴极的几何形状，在电解池中获得不同分布特性的电场，用原子力显微镜观察电解沉积物的微观形貌，研究不均匀电场对电化学分枝状沉积物生长的影响规律，在此基础上，从理论上分析电化学分形沉积屏蔽效应的产生机理及外加磁场影响电解沉积物生长形貌的机理。 在考虑到沉积物与阳极之间的电解液中的电流与各沉积物分枝具有串联关系并按各沉积物分枝分配的基础上，建立了电解池的等效电路模型。利用此模型对实验结果进行分析，得到不均匀电场对分枝状沉积物生长的影响规律：（1） 沉积过程中，强电场区域中生长的沉积物分枝生长速率比弱电场区域的要大；如果沉积物分枝两侧的电场强度不相同，则分枝向着电场强度较大的那一侧弯曲生长。上述电场强度与沉积物分枝生长速率通过正反馈机制在沉积过程中互相加强，并在各分枝之间电流竞争的基础上使得电解池中电场强度分布不均匀程度和分枝长度差异随沉积进行而加大。（2） 在浓度和电场分布不均匀程度较大的情况下，电解液中发生明显的对流现象。沉积物分枝顺着对流的方向漂移，导致分枝弯曲或沉积物脱离阴极。 在总结了不均匀电场对分枝状沉积物形貌影响规律的基础上，结合非平衡态热力学的失稳理论，分析了在电化学分形沉积中屏蔽效应的产生机理，认为电解系统在远离平衡的沉积过程中，各种随机因素使各沉积物生长速率发生差异，屏蔽效应就是这种差异通过沉积物分枝生长速率差异与电解池中电场强度分布不均匀程度的正反馈机制和各分枝中沉积电流的竞争关系得到放大的结果。 本论文还从理论上分析了外加磁场对分枝状电解沉积物形貌影响的机理。认为外加磁场通过在沉积物分枝上产生的霍尔效应使分枝两侧电场强度分布不相同，结合不均匀电场强度对沉积物分枝生长影响规律的研究结果，得出了外加磁场通过霍尔效应影响分枝状沉积物生长形貌的结论。