在物理學中，咖啡環是一灘充滿顆粒的液體蒸發后留下的圖案。 這種現象以沿咖啡溢出周邊的特征性環狀沉積物命名。 灑紅酒后也很常見。 這些和類似環的形成背后的機制被稱為咖啡環效應，或者在某些情況下，咖啡斑效應，或簡稱為環斑。

咖啡環圖案源于液滴蒸發引起的毛細管流動：從邊緣蒸發的液體由內部的液體補充。 由此產生的向邊流可以將幾乎所有分散的材料帶到邊緣。 作為時間的函數，該過程表現出高峰期效應，即在干燥過程的最后階段邊緣向流的快速加速。

蒸發在液滴內引起 Marangoni 流。 如果流動很強，則會將粒子重新分配回液滴的中心。 因此，要使顆粒在邊緣積聚，液體必須具有微弱的 Marangoni 流，或者必須發生某些事情來擾亂流動。 例如，可以添加表面活性劑以降低液體的表面張力梯度，從而破壞誘導流動。 水一開始具有微弱的 Marangoni 流，然后被天然表面活性劑顯著降低。

懸浮在液滴中的顆粒與液滴的自由表面的相互作用對于形成咖啡圈很重要。 當液滴蒸發時，自由表面坍塌并捕獲懸浮顆粒……最終所有顆粒都被自由表面捕獲并停留在那里，直到它們向液滴邊緣移動。 這一結果意味著表面活性劑可用于通過改變液滴的表面張力來操縱溶質顆粒的運動，而不是試圖控制液滴內部的整體流動。

當需要均勻涂抹干燥沉積物時，例如在印刷電子產品中，咖啡環圖案是有害的。 它可以通過向引起咖啡環效應的球形顆粒中添加細長顆粒（例如纖維素纖維）來抑制。 添加的顆粒的尺寸和重量分數可能小于原始顆粒的尺寸和重量分數。

據報道，控制液滴內部的流動是生成均勻薄膜的有效方法； 例如，通過利用蒸發過程中發生的溶質 Marangoni 流。

低沸點和高沸點溶劑的混合物被證明可以抑制咖啡環效應，將沉積溶質的形狀從環狀改變為點狀。

控制基板溫度被證明是抑制由水基 PEDOT:PSS 溶液液滴形成的咖啡環的有效方法。 在加熱的親水性或疏水性基材上，會形成帶有內部沉積物的較薄環，這歸因于 Marangoni 對流。

控制光滑表面上的基板潤濕特性可以防止滴接觸線的釘扎，因此，這將通過減少接觸線上沉積的顆粒數量來抑制咖啡環效應。 超疏水或液體浸漬表面上的液滴不太可能具有固定接觸線，并且會抑制環形成。 在液滴接觸線上形成油環的液滴具有高流動性，可以避免在疏水表面形成油環。

交流電壓電潤濕可以在不需要添加表面活性材料的情況下抑制咖啡漬。 由于接觸線附近的毛細管力，反向粒子運動也可能會降低咖啡環效應。 當幾何約束條件下毛細管力超過向外的咖啡環流時，就會發生逆轉。

咖啡環的下限尺寸取決于液體蒸發和懸浮顆粒運動之間的時間尺度競爭。 當液體在三相接觸線附近的蒸發速度遠快于顆粒運動速度時，咖啡環就無法成功形成。 相反，這些顆粒會在液體完全蒸發后均勻地分散在表面上。

對于尺寸為 100 nm 的懸浮顆粒，發現咖啡環結構的最小直徑為 10 μm，比人類頭發的寬度小約 10 倍。 液體中顆粒的形狀是造成咖啡環效應的原因。 在多孔基材上，滲透、粒子運動和溶劑蒸發之間的競爭決定了最終的沉積形態。

液滴溶液的 pH 值會影響最終的沉積圖案。 通過考慮 DLVO 相互作用（例如靜電力和范德華力）如何改變粒子沉積過程來解釋這些模式之間的轉變。