二氧化鈦納米管的電子輸運(yùn)性能優(yōu)于顆粒材料，在光伏、光催化、傳感等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景，備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理所的尹亮亮博士等研究人員發(fā)明了一種新的高電壓陽極氧化法，通過控制電解液中供氧物種（水）的擴(kuò)散過程，實(shí)現(xiàn)二氧化鈦納米管的快速生長(zhǎng)（生長(zhǎng)速率高達(dá)130 微米每小時(shí)）。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)二氧化鈦納米管的直徑隨著偏壓的升高而出現(xiàn)極大值，納米管的生長(zhǎng)速度和管徑可以分別調(diào)控。

目前二氧化鈦納米管通常采用較低電壓（低于100伏）陽極氧化鈦片的方法獲得，生長(zhǎng)速度較慢（一般小于10微米每小時(shí)，與電壓成正比），而且由于其管徑與電壓呈線性相關(guān)導(dǎo)致生長(zhǎng)速度與管徑不能分別調(diào)控。以往的研究工作表明，高電壓（高于100伏）下陽極氧化鈦片導(dǎo)致過度腐蝕，不能用于制備二氧化鈦納米管。固體所發(fā)明的這種高壓陽極氧化法操作簡(jiǎn)單，管的生長(zhǎng)速度快，便于調(diào)控二氧化鈦納米管的長(zhǎng)度，管徑等參數(shù)，為二氧化鈦納米管的制備提供了一新的途徑，也為后續(xù)組建太陽能電池器件奠定了基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的金屬氧化理論可以解釋低電壓下納米管的直徑和電壓成正比關(guān)系，卻不能解釋高電壓下的極大值現(xiàn)象。尹亮亮等研究人員深入分析了金屬陽極氧化過程中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上提出新的理論模型。該模型擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值非常符合，對(duì)于深入理解高電壓下閥金屬的反常氧化行為奠定了基礎(chǔ)。

此項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”和國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃（973項(xiàng)目）的資助。上述研究結(jié)果發(fā)表在電化學(xué)通訊（Electrochemistry Communications 13 (2011) 454–457）上。

a), b), c)分別為二氧化鈦納米管的正面，背面和側(cè)面的掃描電鏡圖片；d) 在水含量不同情況下制備的二氧化鈦納米管直徑與偏壓的關(guān)系。

a) 二氧化鈦納米管生長(zhǎng)速率和直徑與偏壓的關(guān)系曲線；b), c), d) 分別為在150 伏電壓下水的含量、局域溫度和氟化銨的含量對(duì)納米管生長(zhǎng)速率和直徑的影響。