液滴在固体基底上的蒸发现象因其重要的科学意义和广泛的工程应用而受到广泛关注。众多理论和实验研究探讨了各种因素对液滴蒸发过程的影响，包括液滴的润湿性[1]、几何形状[2]、成分[3]、基底物理性质[4],[5],[6]，以及环境条件如温度[8]、湿度[9],[10]和压力[11],[12]。这些因素共同决定了液滴的蒸发模式和速率。液滴蒸发在多个工程领域中也发挥着重要作用，包括喷雾冷却[13],[14]、生物医学应用[15],[16]、喷墨打印[17],[18]以及涂层技术[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25]。
Picknett和Bexon[26]首次提出了静止液滴的三种典型蒸发模式：恒定接触角（CCA）模式、恒定接触半径（CCR）模式，以及接触角和接触半径同时减小的混合模式。这一分类框架至今仍是液滴蒸发研究的基础。毛细长度[27]是一个关键的介观参数，它决定了表面张力和重力之间的平衡，决定了液滴在何种尺度下会因表面张力的主导作用而呈现近似球形。Maxwell[28]进行了最早的液滴蒸发研究之一，并提出了理想等温扩散模型。该模型假设液滴温度与基底温度相同，液滴表面的蒸汽浓度等于该温度下的饱和浓度，环境蒸汽浓度等于环境饱和浓度。因此，发现球形液滴的蒸发速率与其半径成正比。Sreznevsky[29]将等温扩散模型扩展到了具有球帽形状的静止液滴，发现蒸发速率与液滴表面的蒸汽压力成正比。后续研究者[30],[31],[32]进一步完善了等温条件下的液滴蒸发速率关联。Picknett和Bexon[26]指出，在恒定接触角（CCA）模式下蒸发的液滴遵循经典的d2定律（其中d表示等效液滴直径），此时液滴体积V遵循V2/3∝t的关系（t表示时间）。随着基底变得更具亲水性，蒸发逐渐趋于薄膜蒸发模式，在这种模式下d2定律可能不再适用。Saxton等人[33]报告称，在这种条件下，蒸发速率更符合d13/７定律。随后，Stauber等人[34]从理论上分析了液滴寿命的上下限，发现CCA和CCR模式下的蒸发时间相当。在此基础上，Stauber等人[35]进一步证明，“2/3幂律”（V2/3∝t）是两种模式下液滴寿命的有效预测指标。Sch?nfeld等人[36]研究了具有固定润湿半径的液滴，发现对于较小的初始接触角，液滴体积随时间近似线性减小。
在研究内部气泡对液滴蒸发影响的相关研究中，Cheng等人[37]探讨了表面粗糙度和润湿性对气泡动力学的影响。结果表明，高气泡覆盖率的亲水表面阻碍了从加热基底到液滴的热传递，而激光纹理表面使总蒸发时间比其他表面减少了约77%。Zou等人[38]报告称，超疏水微结构在较低过热度下促进了核化沸腾；在20 K的过热度下，异质疏水表面的热传递速率比光滑亲水表面高381.25%。Tang等人[39]证明，蒸发中的纳米流体液滴内部气泡的存在会影响蒸发速率。Yang等人[40]发现，向液滴中引入气泡会改变边界条件，形成凹形的液-气界面并增加后退接触角。这种改变的润湿行为使得三相接触线的收缩更加提前和平滑。Shin等人[41]利用近场显微镜和荧光粒子追踪技术研究了含有被困气泡的纳米流体静止液滴的内部流动，发现气泡的存在会改变内部对流方向，减缓蒸发速率，并使接触线运动更加不规则。Mullagura和Dash[42]关注了气泡破裂的动力学，指出这一过程强烈依赖于基底的润湿性和润滑层的特性：在具有高接触角滞后性的表面上，气泡破裂发生在液滴顶部；而在浸有润滑剂的表面上，气泡破裂则发生在三相接触线附近。从操控和应用的角度来看，Yu和Guo[43]展示了通过光热马兰戈尼力可以实现气泡和液滴的方向传输，他们开发了一种透明光响应平台，为微流控和生物医学工程中的气泡和液滴控制提供了新策略。
气泡的存在显著改变了液滴的宏观形态和内部热阻，从而影响其蒸发动力学。因此，研究含有气泡的液滴具有重要的基础和实用价值。例如，气泡诱导的内部对流可以增强热传递并提高冷却效率[44]；在生物医学应用中，气泡可作为药物输送的浮动载体[45],[46]。因此，本研究通过实验考察了在不同基底温度和气泡体积下含有单个气泡的静止液滴的蒸发过程。通过分析接触角、三相接触线和液滴体积的演变，系统阐明了气泡引入对液滴蒸发特性的影响和机制。
