自然界中很多的动/植物表面都是由微纳复合结构组成的,不同微纳复合结构的尺寸、间距及排列方式等使得动/植物表面呈现出各种奇特的润湿特性。基于仿生工程的设计,人工制备的微纳复合结构表面也呈现了良好的超疏水性和超疏水稳定性,但是,其内在机理仍不清楚。本文以微纳复合结构表面为研究对象,通过理论及实验研究分析了其表面的润湿状态、润湿和去润湿转型及液滴在梯度润湿表面的运动行为。具体完成的工作如下:(1)本文首先用热力学方法研究了液滴在微纳复合结构表面可能存在的所有状态(四种稳定润湿状态和五种过渡态),推导出了相应的能量表达式及表观接触角方程;然后详细分析了微纳复合结构尺寸对润湿状态的影响,并给出了稳定润湿状态的相图;最后基于最小能量原理确定液滴在微纳复合结构表面的稳定润湿状态,并通过微加工技术制备出微纳复合结构表面,实验验证了热力学模型的正确性。(2)研究了液滴在两种典型的微纳复合结构表面(光滑侧壁和结构化侧壁)的润湿转型过程,定量分析了转型过程中侧壁形态对自由能和能量势垒的影响,比较了在微纳复合结构表面结构化侧壁和光滑侧壁对超疏水稳定性的影响。(3)研究了水下微纳复合结构表面的润湿转型和去润湿转型过程。首先基于热力学理论系统分析了水下润湿转型过程,定量解释了截留气体和微纳复合结构对超疏水稳定性的影响;并从力学角度推导出了临界脱钉压力的理论预测公式,通过与已有实验和理论结果比较。然后推导出去润湿转型的两个热力学必要条件,并给出了润湿反转的热力学相图;最后分析了能发生去润湿转型的力学判据,推导出了发生去润湿转型的反向压力预测公式。(4)研究了液滴在梯度润湿表面的运动行为。通过硅烷改性二氧化钛纳米粒子的方法制备出超疏水涂层表面,再采用光刻法在该表面得到润湿梯度;通过改变液滴的表面张力调控液滴的驱动力和滞后力的大小,在梯度润湿表面实现了液滴运动距离的有效控制;最后将通过该方法得到的润湿梯度运用到液滴单向流动、液滴的融合和运输等流体操控方面。