陷阱势波形对悬浮带电液滴表面振荡与破碎的影响

带电液滴可通过四极陷阱通常施加正弦电场而在空气中实现电动悬浮。当带电液滴被悬浮时，由于连续蒸发其表现出表面振荡并同时建立电荷密度，随后因瑞利不稳定性而发生破碎。本工作中，我们借助高速成像（以 100–130 千帧每秒（fps）记录）考察了由正弦、方波与斜坡等多种施加信号在不同施加频率下悬浮的亚瑞利带电液滴的大幅表面振荡及其后续破碎。观察到液滴表面以球-长球-球-扁球（SPSO）模式振荡，并极少以球-长球-球（SPS）模式振荡，这取决于电荷（q）、施加场强（$\Lambda$）以及液滴偏离陷阱几何中心（$z_{shift}$）等多种力的复杂相互作用。快速傅里叶变换（FFT）分析表明，无论施加波形类型如何，液滴均以受迫频率振荡。而在正弦情形下非线性显著，在方波与斜坡势中则出现了施加势所有谐波频率的导纳。有趣的是，临界带电液滴的破碎特性被发现不受施加波形类型影响。实验观测通过解析理论以及势流极限下的边界积分（BI）模拟得到验证，结果吻合合理。