铝在酸性电解液中阳极氧化可在表面形成具有图灵斑图形貌的多孔氧化铝,而以多孔氧化铝为模板合成纳米线、纳米管等材料成为近年来研究的热点。目前对阳极氧化铝的形成机理的研究,主要是对其形成过程的机理模型,而对其图灵斑图自组织过程的动力学模型的研究尚不多见。本文在分析铝阳极氧化过程的反应机理的基础下,对其图灵斑图生长机制进行了动力学模拟的研究。通过对阳极氧化过程中的反应物种和反应体系的分析,揭示了铝阳极氧化反应的本质。从主要反应式中得到一个反应扩散方程组形式的,描述其自组织过程动力学的数学模型。通过线性稳定性分析,得出了反应扩散方程的色散关系式,根据图灵分岔和霍普夫分岔的判据,得出了模型的图灵空间和霍普夫空间。通过弱非线性分析,得出了模型的振幅方程,求解出的振幅方程有三个等标量值的振幅,可绘制出规则六边形斑图结构。数值模拟结果也验证了该数学模型可以很好的模拟出阳极氧化铝规则的多孔结构,并且可以成功的演化出其自组织的动力学过程,揭示了铝阳极氧化自组织过程的数学本质。基于电化学理论和电解质溶液中的吸附理论,建立了包含电解液浓度、氧化电压和温度在内的实验参数动力学模型。通过引入图灵斑图波长和孔洞数目的计算,研究了影响孔径和孔密度的关键因素,包括电解液种类、电解液浓度、氧化电压、温度和氧化时间。结合数值模拟结果,分析得出了如下结论:不同的电解液有不同的氧化电压范围。孔径随着电解液浓度的增大而减小,且基本满足负对数关系。孔径随着氧化电压的增大而增大,基本满足线性关系。温度对孔径和孔密度影响甚小,但是可以影响其规整度。氧化时间对孔径、孔密度和规整度不产生影响。这些规律都很好的吻合了实验中观察到的现象,并对实验具有一定的指导意义。