材料分析顯微鏡下觀測的枝晶動態(tài)演變

01 視頻實拍 / Real video shooting

02  定義原理/ Define

定義：

枝晶，一種不一樣的微觀結(jié)構(gòu)，廣泛存在于自然界和人工材料中。從定義上來看，枝晶是指由主干和分支組成的樹狀結(jié)構(gòu)，形態(tài)各異，具有高度的復雜性和多樣性。

原理：

枝晶的形成是復雜精細的過程，涉及晶體生長的物理和化學因素相互作用。在晶體生長的過程中，由于溫度、濃度、雜質(zhì)等多種因素的影響，晶體生長的速度和方向會發(fā)生變化，進而形成樹枝狀的晶體結(jié)構(gòu)，即枝晶。

03 枝晶生長/ Grow

枝晶生長涉及復雜機制，以鋰枝晶為例，充電時鋰離子在負極形成樹枝狀金屬鋰。枝晶的生長是一個動態(tài)過程其生長受多種因素影響，如電流密度、電解液、溫度和負極材料。

04 實驗過程 / Process

電沉積過程中鋰枝晶生長的原位光學快照

實驗目的：

對鋰枝晶的動態(tài)演化沉積過程和其形貌的樣式進行深入的認識。

實驗過程 ：

     首先，需要自制一個具有石英玻璃視窗的電池裝置裝配Li | Li對稱電池，隨后將其放置在光學顯微鏡下觀察鋰的動態(tài)沉積過程。

我們挑選了具有特定物理和化學特性的材料，包括鋰電池和精密電解質(zhì)溶液，以確保實驗結(jié)果的準確性和可靠性。以模擬實際材料生長環(huán)境。按預定比例和方法混合研磨原材料，獲得均勻混合物，要特別注意控制混合時間和溫度。

實驗采用了先進的枝晶生長觀測系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了高分辨率顯微鏡和圖像采集分析軟件，能夠?qū)崟r觀測并記錄枝晶生長的全過程。并且對系統(tǒng)進行校準，按照標準操作流程，將樣品放置在顯微鏡觀測臺上。通過調(diào)整焦距和光源，我們能夠清晰地觀察到樣品的微觀結(jié)構(gòu)。

實驗總結(jié)：

采用高分辨率成像技術(shù)來捕捉枝晶的動態(tài)演化，尤其是不同電流密度下離散狀的鋰枝晶分布轉(zhuǎn)向團簇狀生長的變化過程。

在不同的電流密度下，會呈現(xiàn)出了兩種不同的枝晶形貌。鋰枝晶的形貌可分為兩種類型：離散分布的單根鋰枝晶，如針狀、晶須狀結(jié)構(gòu)；某一位置團簇狀發(fā)展的鯉枝晶，如苔蘚狀、灌木狀和樹狀。

05 儀器介紹 / Experimentation

PJ40-BD半導體檢查顯微鏡：

該顯微鏡能檢查器件和晶圓，尤其適合中小尺寸半導體FPD檢查。其高性價比的明場光學系統(tǒng)，采用全新半復消技術(shù)，支持多種觀察方式，提供清晰、高對比度的顯微圖像。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)堅實可靠，人機工程學設(shè)計。附件齊全，配置完善，可靈活組合與拓展功能，是工業(yè)檢測的有效工具。

儀器規(guī)格

上海締倫光學儀器有限公司選擇此文，參與科普創(chuàng)作大賽，榮獲二等獎。