水能作为一种巨大的绿色能源,可以转化为电能。水能主要有机械能和相变能两种,其中相变能蕴含着巨大的能量。蒸发能是相变能的一种形式,但由于转换方法缺乏,长期以来蒸发能一直难以使用。本论文致力于探讨蒸发过程中水滴的能量转化,研究蒸发能量的转化方法,并研制微纳球形热电偶。使用该微纳球形热电偶,可以准确地测量蒸发过程中水滴内温度变化,并探究水滴损失体积与能量转换之间的关系;同时,该热电偶能为单细胞的温度测量提供有力的工具。本文的研究内容主要包括:1.微纳球形热电偶的制备与校准:设计了同轴四层结构的微纳球形热电偶,由内至外依次为基极（钨）、介质层（聚氨酯）、外极（铂）和疏水层（特氟龙）。热电偶的制作过程分为四步:第一步,利用W-Pt微纳球形热电偶前端批量制备系统制备基极。第二步,设计并搭建了包裹装置和电弧开孔法装置,利用二次包裹法和电弧开孔法制备介质层。第三步,采用小型离子溅射仪制备外极。第四步,利用浸泡法制备疏水层。借助热电偶自动化标定系统,对不同湿度下制备的W-Pt微纳球形热电偶进行校准。因此,制备了高线性度和高一致性的W-Pt微纳球形热电偶,可用于悬挂液滴并测量液滴内部的温度。2.液滴蒸发装置及相应的图像处理程序:建立了环境监测系统、液滴悬挂装置、温度采集系统和图像采集系统,实现了液滴体积和温度的同步采集。通过环境监测系统可以监测实验室环境的温度和湿度变化。基于C#的液滴蒸发图像处理程序可以获取每帧图像中液滴的最外部轮廓坐标,随后通过分析计算系统获得液滴的形态参数。3.系统误差分析:给出不确定度的计算方法,通过计算方法得到测量值的准确度。通过计算,分别获取初始和图像处理过程中液滴直径平方的不确定度。当液滴体积为0.8~2.5μL时,液滴直径平方不确定度为0.553%~1.667%。在蒸发初期,液滴直径平方不确定约为2%。综上,液滴直径经归一化处理可以减少二项误差的影响。4.水滴蒸发实验:通过水滴蒸发实验,测量了水滴的实时蒸发速率和温度变化,初步得到液滴蒸发速率和液滴温度随蒸发时间和体积变化的变化曲线,发现液滴变小时蒸发速率与液滴温度随时间呈非线性变化关系。