液滴蒸发在自然界中非常普遍，例如叶子上露水的蒸发。它也被广泛应用于许多工程领域，包括喷雾冷却[1]、[2]、[3]、[4]、生物医学[5]、[6]、纳米材料制备[7]、[8]等。静止液滴蒸发是一个涉及复杂流动、热量和质量传递的过程，长期以来一直受到研究人员的关注[9]、[10]、[11]。
在过去的几十年中，人们对静止液滴蒸发过程中的流动和传热现象给予了大量关注[12]、[13]、[14]。显然，静止液滴蒸发存在不同的蒸发模式。Picknett和Bexon等人[15]提出了两种典型的静止液滴蒸发模式：恒定接触角（CCA）和恒定接触半径（CCR）模式。Birdi等人[16]和Shin等人[17]报告说，静止液滴的蒸发过程也存在混合蒸发模式（Mixed mode），在这种模式下接触半径和接触角同时减小。
对于纯液滴蒸发，气液界面的非均匀蒸发通量是界面产生切向温度梯度和液滴内部法向温度梯度的原因，从而诱导了热毛细对流和浮力对流[18]。Sefiane等人[19]首次观察到乙醇静止液滴蒸发表面出现的条纹状热模式，这种模式被定义为水热波（HTWs）。HTWs是一种复杂的热模式，其特征是高低温度带沿一个方向传播。Smith和Davis等人[20]、[21]使用线性稳定性分析（LSA）方法研究了无限水平液层内的热毛细对流稳定性，并发现了两种不稳定性：纵向卷曲和HTWs。Brutin等人[22]进行了实验研究，观察了甲醇和乙醇液滴蒸发过程中的表面热模式。他们的发现表明，两种液滴的表面热模式都表现为流动单元。然而，乙醇液滴的表面热模式表现出更高的稳定性，观察到的HTWs数量较少。同时，乙醇液滴表面的流动单元数量随基底温度的增加而增加。
二元混合物液滴（BMD）的蒸发更为复杂，涉及不同组分的表面张力、蒸发速率和蒸发潜热的差异。在BMD蒸发过程中，混合物各组分的蒸发速率会发生变化，其中易挥发组分优先蒸发。这种现象被称为“选择性蒸发”[23]、[24]、[25]。Gurrala等人[26]发现，乙醇在室温下蒸发迅速，导致蒸发液滴体积的变化呈现非线性趋势。Ma等人[27]分析了纯液滴和BMD（甲醇-水、丁醇-水）在静止和悬挂液滴状态下的蒸发速率差异。研究发现，由甲醇和水组成的液滴的蒸发速率介于两种纯组分的蒸发速率之间，而由丁醇和水组成的液滴的蒸发速率大于两种纯组分的蒸发速率。
已经有很多关于BMD蒸发过程中流动的研究[28]、[29]、[30]。Sefiane等人[31]研究了PTFE基底上乙醇-水二元静止液滴的蒸发过程。研究结果表明，液滴蒸发分为三个阶段：首先，易挥发组分完全蒸发；然后进入第二阶段，此时液滴体积基本不变，但接触角发生变化；最后阶段，蒸发由剩余的不易挥发组分主导。Christy等人[31]使用PIV方法测量了蒸发中的乙醇-水BMD的流场和流动模式演变，确定了BMD蒸发过程中的三个不同阶段。第一阶段由浓度或温度梯度驱动，以多个涡旋为主；第二阶段是过渡阶段，其特征是涡旋强度呈指数下降并向接触线迁移；第三阶段以向外流动为主。在BMD蒸发过程中，内部流动不仅受温度梯度驱动的对流影响，还受溶质浓度梯度的影响。Zhou等人[32]实验观察了接近三相线的乙醇-戊醇二元液滴的流动特性，发现乙醇液滴在接近三相线时表现出强烈的马兰戈尼对流，而戊醇液滴的流动相对较弱。这种差异主要是由于两种液体的挥发性和表面张力存在显著差异，导致蒸发过程中界面温度和浓度梯度发生变化。Li等人[33]建立了BMD蒸发的理论模型，并进行了一系列数值模拟，确定提高乙醇浓度和基底温度可以延迟马兰戈尼不稳定性流动（MIF）的开始。同时，乙醇浓度也会影响MIF的持续时间。
基底温度对BMD的蒸发过程也有重要影响。Chen等人[34]研究了不同基底温度下BMD的蒸发行为，发现当基底温度较低时，液滴界面没有明显的热模式；随着基底温度的升高，界面逐渐显示出多单元流动模式。Josyula等人[35]强调，基底温度的微小变化会显著影响液滴内部的流动模式，尤其是在BMD中，不同组分的蒸发速率差异会进一步加剧流动不稳定性。Gurrala等人[36]实验研究了不同基底温度下乙醇-水BMD的蒸发过程，发现液滴寿命随基底温度的升高而对数递减。Katre等人[37]观察了倾斜基底上乙醇-水液滴的蒸发过程，发现较高基底温度下振荡流动单元和热脉动现象的强度和持续时间更大。
总之，纯液滴的蒸发过程已经引起了学术界的广泛关注。然而，由于BMD的优先蒸发以及体积变化和内部流动的复杂多阶段变化，进一步的研究对于全面理解不同工作条件下BMD表面热模式的演变至关重要。现有实验主要集中在BMD的“选择性蒸发”和液滴内的流动模式上，而BMD蒸发引起的热模式演变仍知之甚少。因此，本研究使用红外热成像技术研究了BMD蒸发表面的热模式演变，特别关注基底温度对这些模式的影响。本研究的目的是阐明模式转变的机制。
