Evaporation of a sessile droplet is a significant phenomenon prevalent in various industrial applications, such as inkjet printing and spray cooling. For a deeper insight into the evaporation mechanism of a sessile droplet, it is often required to measure the local evaporative flux at the droplet surface. However, it is quite challenging due to the invisible nature of the phase change process. As a result, many researchers have explored droplet evaporation problems using indirect methods. Meanwhile, a novel method utilizing laser interferometry to directly measure vapor distribution and local evaporation flow rate outside the droplet has been proposed. However, studies employing this method are scarce. Thus, in this study, we developed laser interferometry, ranging from hardware configurations to post-processing methods of raw data, to investigate sessile droplet evaporation in various circumstances. Utilizing laser interferometry, we first investigated the effect of gravity on the evaporation of a sessile droplet by measuring the evaporation process varying the molecular weight and droplet orientations. Results indicated that influenced by gravity-induced vapor distribution, the local evaporative flux and evaporation rate were suppressed for droplets on the substrate. In contrast, the opposite was observed for droplets under the substrate. Lastly, to explore the selective evaporation caused by the difference in volatility between different components in a multicomponent droplet, the external vapor distribution was measured using laser interferometry. The results showed that the signal intensity of the vapor distribution formed due to selective evaporation is proportional to the initial concentration of the droplet. However, it was found that the duration of the selective evaporation was not proportional to the initial concentration. This is because the effect of droplet shape on evaporation is negligible, while the effect of vapor pressure depression has a dominant effect on the evaporation phenomenon.
고착 액적의 증발 현상은 잉크젯 프린팅, 스프레이 쿨링 등 다양한 산업 분야에서 쉽게 찾아볼 수 있는 중요한 현상이다. 액적 증발 현상에 대한 이해를 높이기 위해서는 액적 표면에서의 국소 증발 유속을 측정하는 것이 중요한데, 눈에 보이지 않는 상 변화 과정의 특성 상 측정하기 어렵다. 이로 인해 많은 연구들은 입자영상유속계를 통해 간접적으로 증발 현상을 탐구해 왔다. 이에 레이저 간섭계를 기반으로 액적 외부의 증기 분포 및 국소 증발 유속을 직접적으로 측정하는 방법이 제시되었으나, 이를 활용한 연구는 미비한 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 레이저 광학계 및 이를 통해 획득한 데이터의 후처리 방법까지 액적 증발 현상 분석을 위한 레이저 간섭계 시스템을 개발하였으며 이를 바탕으로 다양한 상황에서의 액적 증발 현상을 조사하였다. 먼저 중력이 고착 액적의 증발에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 물질의 분자량 및 액적이 놓인 방향을 바꾸어가며 증발 과정을 레이저 간섭계로 측정하였다. 그 결과 중력에 의한 증기 분포의 영향을 받아 기판 위의 액적에서는 국소 증발 유속와 증발 속도가 억제되는 반면, 기판 아래의 액적에서는 반대로 국소 증발 유속 및 증발 속도가 향상되는 것을 확인하였다. 마지막으로, 다성분 액적에서 서로 다른 성분간의 휘발성 차이로 인해 발생하는 선택적 증발 현상의 탐구를 위해 레이저 간섭계를 이용하여 외부 증기 분포를 측정하였다. 그 결과 선택적 증발로 인해 형성되는 증기 분포의 신호 강도는 액적의 초기 농도에 비례하는 것을 확인하였다. 그러나, 선택적 증발 현상의 지속 시간은 초기 농도와 비례하지 않는 것을 발견하였다. 이는 증발에 미치는 액적 형상의 영향이 미미한 반면 증기압 내림의 영향이 증발 현상에 지배적인 영향을 갖기 때문임을 밝혀내었다.
