沉积咖啡颗粒构成咖啡环斑形成-颗粒检测显微镜
室温下溶剂静态液滴的蒸发
蒸发对溶剂静态液滴的接触角的影响已有研究。溶剂液滴在平滑基底
表面的蒸发过程有三个阶段。第一阶段中，液滴的直径保持不变；或者液
滴—基底区域不受影响。随着蒸发的进行，液滴质量减小，接触角和液滴
的高度减小，直至达到后退角。随即，第二阶段开始，液滴直径收缩，接
触角依旧保持不变，而液滴—基底区域缩小。最后，液滴直径和接触角缩
小，直至蒸发结束。一般来说，较小初始接触角的液滴具有较高的蒸发率
，其质量损失呈线性变化。
液滴在粗糙表面上的蒸发行为类似，除了不存在第二阶段，这里液滴
直径保持不变，是南于液滴的接触线受到粗糙表面的限制。
基底对于液滴的蒸发也有作用，液滴的蒸发率被基底热学性能限定，
这对于高蒸发率的液滴尤为常见。当液滴沉积在基底上，可能发生两种极
端情况。如果基底是一个很好的热绝缘体，那么蒸发速率随液滴—气相界
面面积的改变而改变。然而，如果基底是一个完美的导热体，则蒸发速率
还受另一机理影响，即基底和液滴之间的热传递。在第二种情况下，液滴
的蒸发速率比在热绝缘体上的快。
应当指；H，在喷墨打印实验中，玻璃常被用作基底，它是一种绝缘体
。同 回样，尽管已经观察到温差毛细管表面的不稳定性可以促进挥发性
液滴在导电基底（硅和铜）上的铺展和蒸发，但是在玻璃基底上观察不到
这些液滴的表面振动。
室温下悬浮液静态液滴的蒸发
光滑基底上悬浮液静态液滴的蒸发行为和上节巾所述粗糙基底上溶剂
液滴的行为类似。在蒸发初始阶段，液滴直径保持不变，而液滴的接触角
和高度降低。然而，由于微滴是由悬浮颗粒（或在溶液液滴中的沉淀物）
和载体溶剂组喷墨打印油墨化学成的，其中的一些颗粒沉积在接触线附近
固定住了液滴，液滴的直径保持不变I”。随着蒸发的继续，补给溶剂携带
悬浮物质从液滴的中心流到其同定边缘。这个过程持续进行，直到蒸发完
成，最好形成通常被称为“咖啡环”的图案。
沉积的咖啡颗粒构成咖啡环斑形成的实际条件仍存有争议，大部分的
争论焦点集中在接触线是否最初就被同定的问题上。利用胶体悬浮液的液
滴在原子级平滑程度的云母基底上的行为来探讨白固定问题。他认为，环
的形成是因为接触线不能移动，基底上原有的某些条件暂时“锚”住了液
滴，直到固体物质累加。
底实验后，认为环的形成与接触线固定无关，形成环的材料是引起接触线
固定的原冈。一条同定的接触线、黏附到基底表面的颗粒、液滴边缘附近
的蒸发速率较高以及抑制由蒸发潜热造成的马朗格尼效应。很容易看出，
咖啡环现象已经引发了对其形成的确切条件的诸多观点。但人们普遍认同
的是，环的材料来自悬浮液液滴的蒸发，形成环的颗粒是南一股很强的补
充液流带到那里的，液流源自液滴的中心，并由同定接触线上载体溶剂的
蒸发所驱动。他们发现室温下蒸发含有银纳米颗粒的悬浮液滴而形成的环
的导电性是本体银的l5%。固 咖啡环已经使用喷墨打印机来研究，它产
生大量具有相同体积和均匀尺寸的二氧化硅颗粒组成的含水液滴‘”’。
研究表明，悬浮颗粒的尺寸影响到印刷图形干燥后的最终形貌。如果微滴
形成的接触角小于90，，较小的颗粒比大颗粒更靠近接触线。
颗粒的这种沉积行为可以通过干燥液滴的边缘的楔形进行说明，这些边缘
在物理上限制了颗粒朝液滴的外围移动。
