Modeling of porous metal oxide layer growth in the anodization process

• Název práce v češtině: Modelování růstu porézních vrstev oxidů kovů v procesu anodické oxidace
• Název v anglickém jazyce: Modeling of porous metal oxide layer growth in the anodization process
• Klíčová slova: anodická oxidace, růst vrstvy nanotrubek
• Klíčová slova anglicky: anodic oxidation, growth of nanotubes layers
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Matematický ústav UK (32-MUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Jaroslav Hron, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 21.03.2016
• Datum zadání: 15.04.2016
• Datum potvrzení stud. oddělením: 21.04.2016
• Datum a čas obhajoby: 12.09.2017 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 20.07.2017
• Datum odevzdání tištěné podoby: 21.07.2017
• Datum proběhlé obhajoby: 12.09.2017
• Oponenti: doc. RNDr. Michal Pavelka, Ph.D.
• Konzultanti: doc. RNDr. Ondřej Souček, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Syntéza samo-organizovaných porézních nano-vrstev oxidů kovů pomocí elektrolytických procesů je experimentálně pozorovaný jev jehož výsledek má široké použítí od solárních panelů až po biochemické senzory. Teoretické popsání tohoto jevu je však stále otevřený problém. Cílem této práce je sestavení rozumně zjednodušeného modelu růstu oxidační vrstvy na základě existující literatury a jeho následné numerické řešení.

Postup práce:
1) Seznámit se s dostupnou literaturou na dané téma.
2) Sestavit zjednodušený model popisující růst oxidační vrstvy na základě spolupráce se skupinou J. Macáka.
3) Implementovat numerické schéma vhodné pro řešení dané úlohy (např. [3,5]) založené na metodě vrstevnic.
4) Případně porovnat výpočty s výsledky dostupných experimentů ze skupiny J. Macáka.

Seznam odborné literatury

[1] C. Cheng, Electro-Chemo-Mechanics of Anodic Porous Alumina Nano-Honeycombs: Self-Ordered Growth and Actuation, Springer Theses. (2015).

[2] V.P. Parkhutik, V.I. Shershulsky, Theoretical modelling of porous oxide growth on aluminium, J. Phys. D: Appl. Phys. 25 (1992) 1258–1263.

[3] C. Sample, A.A. Golovin, Formation of porous metal oxides in the anodization process, Phys. Rev. E. 74 (2006).

[4] J.M. Macak, H. Tsuchiya, A. Ghicov, K. Yasuda, R. Hahn, S. Bauer, et al., TiO2 nanotubes: Self-organized electrochemical formation, properties and applications, Current Opinion in Solid State and Materials Science. 11 (2007) 3–18.

[5] S. DeWitt, K. Thornton, Simulations of Anodic Nanopore Growth Using the Smoothed Boundary and Level Set Methods, The Journal of Physical Chemistry C. 120 (2016) 2419–2431.