理解金属晶须的运动

金属晶须常生长于电气设备和电子封装的引线之间，导致电流泄漏或短路，引发严重的可靠性问题。经过数十年的研究，金属晶须的本质仍是个谜。此外，金属晶须表现出一种相当不寻常的动态特性，即在微弱气流下，或据某些证言所示在无明显的刺激下，会发生较大幅度的运动。理解该运动背后的物理机制将为揭示金属晶须的本质提供额外见解。在此，我们定量分析了可能导致观测运动的几种潜在机制：(1) 微小气流；(2) 空气分子随机碰撞引起的布朗运动；(3) 机械引起的运动，如 (a) 外部传递的样品振动，以及 (b) 由于材料沿弯曲晶须传播而产生的扭矩（类似于已知的花园软管振荡），该过程负责晶须生长；(4) 由于离子在金属表面扩散引起的随时间变化的电场；以及 (5) 使得某些晶须能够运动的非平衡电场构型。针对所有这些情景，我们提供了数值估算。我们的结论是，观测到的运动很可能源于微小的、有意或失控的气流，而外部机械振动可能在相当恶劣的环境中或/且对于具有严重收缩的晶须迫使此类运动发生。我们认为，在非稳态条件下，例如由外部光强变化引起的条件下，某些晶须可以进行自发振荡。