奧斯瓦爾德熟化機(jī)制（Ostwald ripening）是晶體形核生長過程中的經(jīng)典機(jī)制，Ostwald ripening過程和溶解再結(jié)晶過程不一樣，通俗講，該過程指的是晶體生長過程中大顆粒依靠攝取小顆粒進(jìn)行競爭性生長。該過程的驅(qū)動力是粒子總表面積的減少產(chǎn)生的總界面自由能的降低。因為在形核初期，小顆粒能量較高，不穩(wěn)定，在被大顆粒吸收后融合成較大的顆粒，系統(tǒng)能量更低，趨于穩(wěn)定。而電化學(xué)奧斯瓦爾德熟化（Electrochemical Ostwald ripening，EOR）過程則包含電子和離子從較小的納米晶轉(zhuǎn)移、傳輸?shù)酱缶ЯＩ稀OR會導(dǎo)致金屬的非均勻沉積，這對金屬離子電池、例如鋰離子電池、鈉離子電池的研究非常重要。

      燕山大學(xué)黃建宇老師課題組利用原位透射電子顯微鏡技術(shù)方法，研究了鈉和鋰的沉積過程，發(fā)現(xiàn)鋰/鈉金屬在早期生長過程中存在電化學(xué)奧斯瓦爾德熟化過程（EOR）。鈉、鋰生長初期隨機(jī)形核，然后生長，在生長的過程中小的顆粒會被大的顆粒吸收掉從而形成一個更大的晶粒。研究成果以“In situ observation of electrochemical Ostwald ripening during sodium deposition”為題目發(fā)表在《Nano Research》上，燕山大學(xué)黃建宇老師，張利強(qiáng)老師、唐永福老師為論文共同通訊作者，耿林(1/2)和劉秋男(2/2)是該論文的共同D一作者。原位鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3861-6

圖1本項研究中利用澤攸科技（ZepTools）的PicoFemto?系列原位TEM-STM樣品桿搭建了原位測試環(huán)境。

圖2 沉積在MWCNT/Na2CO3/CO2上的納金屬的EOR過程

圖3 電化學(xué)奧斯瓦爾德熟化路徑1

圖4 沉積在MWCNT/Na2CO3 or Li2CO3/CO2上的鈉/鋰金屬的EOR過程

圖5 電化學(xué)奧斯瓦爾德熟化路徑2

      綜上所述，研究人員在鈉、鋰的沉積過程研究中觀察到了兩種EOR路徑，D一種(EOR1)是實驗過程圖1（a）&（b）所示的那樣，大的晶粒和小的晶粒開始分別在相距較遠(yuǎn)的地方形核生長，電子和離子通過MWCNT傳輸從而消耗掉小的晶粒，實現(xiàn)大的晶粒逐漸變大。另外一種(EOR2)是實驗過程圖2（c）、（d）、（e）所示的那樣，兩三個鈉或者鋰顆粒緊挨通過直接接觸傳輸電子和離子實現(xiàn)生長。隨著大晶體的進(jìn)一步生長，打破了納米晶體接觸點附近的Na2CO3 或 Li2CO3殼，隨后的生長是化學(xué)Ostwald熟化。

圖 實驗過程中使用的原位TEM樣品桿