液体的蒸发现象在自然界和人类活动中普遍存在,并在制冷、印刷、涂层和新材料制备等领域得到广泛利用。研究表明,液滴靠近接触线的微观区域在液滴的传热、传质过程中起着极为重要的作用。由于系统分辨率的限制,关于液滴接触线附近区域液体流动的实验研究较少。本文的主要工作之一是研制了一台微流体观测系统。系统由荧光显微镜、CCD及图像处理软件等组成,采用颗粒示踪测速(Particle Tracking Velocimetry,PTV)技术,并以荧光纳米颗粒作为示踪颗粒,实现了对微小区域内流体的速度测量。该系统具有较高的分辨率和测量精度,系统测量误差主要来源于示踪颗粒的布朗运动。应用该系统,对蒸发水滴中的Marangoni流动进行了观测和分析。结果表明,液气界面上存在一个驻点,表面流动、表面张力梯度和表面温度梯度在该点改变方向,这种现象在以往的文献中很少报道。本文通过引入液滴接触线附近区域的热传导模型,解释了液滴表面温度的这种非单调变化。液滴接触线附近区域的液体流动,与液滴微观区域(Micro-region)中的蒸发和散热有着紧密联系。实验发现,在液滴附着且Marangoni流动存在时,接触线附近宏观区域中液体外向流动速度与位置无关,并随时间增大。分析表明,液体外向流动速度和外向流动区域的高度有关。光干涉膜厚测量技术的测量结果表明,外向流动区域高度随时间的变化与本文的分析相吻合。颗粒浓度低时,液滴接触线平稳解附,随着颗粒浓度的增加,出现突然解附和多次附着现象。分析表明这和颗粒沉积引起的解附势垒增高有关。实验发现Marangoni流动导致了颗粒在液滴表面的聚集,不同的接触角产生不同的聚集状态。此外,通过观察垂直射流中纳米颗粒与固体表面的碰撞、吸附和解吸现象,模拟了固体表面的材料去除过程,为研究化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization, CMP)中材料去除机理提供了新的手段。