浸润性不仅是材料重要的表面性质，也是在材料设计中不可或缺的重要物理参数。向自然学习，制备具有特殊浸润性的功能界面材料不仅对科学技术的发展具有重要的意义，而且对人类的日常生活、工业生产具有重要的应用价值。自然界中的生物体大多采用有机材料，尤其是凝胶材料构筑特殊功能表界面。本论文正是在这一研究背景下，向自然界中一些具有特殊浸润性凝胶表面的生物体学习，利用生物启发的智能界面材料设计策略，仿生制备特殊浸润性凝胶界面材料，并探索其在相应关键领域的应用。本论文的主要内容包括以下四个部分:　　（一）具有沟槽结构的有机凝胶表面用于水滴各向异性滑动研究　　各向异性表面在液体定向输运、雾气收集、减阻、微流体器件等领域具有重要应用价值，因而引起了科学家的广泛关注。通过调控各向异性表面化学组成、引入各向异性微纳结构、或者制备各项异性超疏水表面可以实现液滴的各向异性运动。但是，这些方法存在液滴运动速度慢、制备复杂等缺点。受鱼皮启发，以具有微米沟槽的硅基底为模板，一步法聚合得到硅油溶胀的具有各向异性沟槽结构的聚（甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸月桂酯）有机凝胶表面，该表面具有优异的水滴各向异性滑动性能。只需给予一个很小的倾斜角(＜5°)，水滴就能够沿着沟槽的方向滑动。在同一倾斜角下，水滴在垂直于沟槽方向上则不能滑动。这种新型表面的奇特之处在于有机凝胶能够提供一个易滑动的准固体表面。各向异性微米沟槽的作用则是作为物理障碍限制水滴的运动方向。由于凝胶的柔软性和可形变性，垂直于沟槽方向非对称拉伸具有各向异性沟槽结构的有机凝胶表面，我们还可以实现水滴的单方向性滑动。具有各向异性沟槽结构的有机凝胶表面的设计为我们可控操纵液滴运动提供了新颖的思路，对于雾气收集、液体定向传输、微流体等先进技术的发展具有重要的启示意义。　　（二）液相下液体在凝胶表面的超铺展行为研究　　液体在材料表面的铺展在喷墨打印、涂层涂覆和液体输运等实际应用过程中扮演着重要角色。目前，促进液体在固体表面铺展的主要途径有增加固体表面粗糙度、向铺展液体中添加表面活性剂或者施加外力。但是这些方法存在明显的缺点，例如铺展液体的浪费，表面活性剂带来的液体污染，铺展液膜的不均匀性等。我们发现由于其准液态的性质，凝胶表面能显著促进液体的铺展。当把充分溶胀的凝胶置于不相溶液相中时，互溶性液体可以在凝胶表面快速而完全地铺展（铺展时间不超过2秒）。水相中，油滴可以在溶胀有机凝胶表面快速而完全地铺展。油相中，水滴可以在溶胀水凝胶表面快速而完全地铺展。这是一种全新的、普适性的方法实现液体的完全而快速铺展（我们称之为超铺展:superspreading）。不互溶液相所产生的压力和互溶性液体与凝胶内液相扩散所形成的界面张力梯度的协同作用能够提供持续的驱动力，可以极大地降低局部钉扎效应，促进三相接触线移动，使互溶性液体在凝胶表面超铺展。另外，与空气中相比，不互溶液相能显著提高液滴的铺展系数，促进其在凝胶表面的铺展。在液相压力的作用下，我们还可以实现高粘度液体在凝胶表面的超铺展。不同于传统的依赖于表面张力差值的液体铺展，我们发展了一种全新的、普适性的实现液体完全而快速铺展的方法，为大面积制备功能化薄膜提供了新的途径。　　（三）基于水相下有机凝胶表面超铺展的聚合物薄膜可控制备　　工业上生产聚合物薄膜的方法主要有流延法、吹胀法、拉伸法，但是，这三种方法存在的致命缺点是高耗能。随着资源的日益紧缺，终究需要一种新的方法将之取代。实验室中，制备功能性聚合物薄膜的主要方法是涂覆法和界面聚合。虽然这些方法具有一定的应用前景，但是，到目前为止还没有一种低耗能、简单高效制备功能性聚合物薄膜的方法。基于水相下油滴在有机凝胶表面超铺展及其形成的均匀油膜，我们发展了一种普适的方法实现一系列聚合物薄膜的可控制备。将反应物引入到铺展的液层中，一步聚合制备了厚度可控的导电聚吡咯薄膜、聚酰胺薄膜、聚氨酯丙烯酸酯薄膜。这一方法也适用于其他聚合物薄膜的大面积制备。基于凝胶表面超铺展的制各方法的优势在于:简单、高效、可大面积生存，为可控制备功能性聚合物薄膜提供了一种全新的途径，对于有机薄膜光伏器件、柔性电子器件、液晶显示、高效分离膜等先进技术的发展具有重要的现实意义。　　（四）基于油相下水凝胶表面超铺展的复合薄膜可控制备　　复合薄膜，尤其是具有取向排列纳米材料的复合薄膜因其优异的光学、电学、磁学、力学等性能而引人关注。层层(LBL)组装、真空抽滤和外加强磁场等方法可以实现纳米材料的取向排列，但是这些方法存在耗时、耗力、需要特殊设备等缺点。利用油相下水溶液在水凝胶表面超铺展及其所形成的稳定均匀的水膜，将聚合物单体和纳米材料引入到此液膜中，一步聚合制备得到具有取向排列纳米材料的复合薄膜。当把充分溶胀的水凝胶置于油相中时，油相压力和水溶液与水凝胶内水相扩散所形成的界面张力梯度的协同作用驱动水溶液在水凝胶表面快速而完全地铺展，其铺展时间仅为1秒左右。快速的液体铺展所产生的巨大推动力诱导纳米材料（纳米颗粒和纳米片）取向排列，从而成功制备得到具有取向排列纳米材料的Ca-alginate/PSMP复合薄膜、PDMA/clay复合薄膜和PDMA/TiNS复合薄膜。这是一种全新的、简单高效制备具有取向排列纳米材料的复合薄膜的方法。这种方法将对发展具有优异光学、电学、磁学、力学等性能的复合材料和器件有着重要的现实意义。