导热基底上薄膜的高效渐近建模

我们考虑置于导热基底上并暴露于外部热源的自由表面薄膜,其中热源吸收依赖于局部膜厚。我们的重点是在薄膜熔融状态下对其演化建模。薄膜的演化改变局部热流,而热流又可能通过薄膜材料性质的热变化影响膜表面演化。基底的热导率在决定演化薄膜及基底本身中的热流与温度场方面起着重要作用。为获得易处理的公式,我们利用渐近分析开发了一种新颖的热模型,该模型准确、计算高效,并考虑了面内与面外两个方向的热流。我们将此模型应用于纳米厚度金属膜受激光脉冲加热与熔融的情境——该设置常用于液态薄膜去润湿实现各种金属几何结构的自组装与定向组装。我们发现热效应起着重要作用,特别是金属黏度中温度依赖性的引入显著改变了演化的时间尺度。另一方面,在所考虑的设置中,马兰戈尼(热毛细)效应并不显著。