基于多物理场分子动力学模拟的铜、钨和钛金属纳米熔体在射频电场下的电渗流不稳定性

本文采用电动力学耦合分子动力学（ED-MD）模拟用于原子模型，以及电capillary波动态不稳定性理论，探讨了在各种射频电场条件下半径为1纳米和5纳米的Cu、Ti和W纳米尖顶的结构演变和热失控过程。通过提出利用ED-MD模拟中用于计算运动粘度张量分量和质量密度空间分布的工作流程，获得了包括临界电场、电渗流不稳定性熔化顶端的空间和时间尺度在内的相关临界参数。我们当前的ED-MD模拟显示金属纳米尖顶的时延与电场频率之间呈非单调变化，并发现存在与场频无关的临界射频电场�幅触发热失控。计算得到的纳米熔体的质量密度和运动粘度与在熔点上的 bulk液体金属截然不同。具体而言，在射频电场作用下，纳米熔体的粘度显示为比bulk液体金属高出多个数量级，这导致在粘度主导 regimes中，电capillary波不稳定性理论的空间和时间尺度显著增加；相对于Cu和Ti金属的ED-MD模拟结果，W纳米尖顶的两种方法在热失控的临界波长和时延方面表现良好一致。