随着微纳米流体器件的快速发展,液滴被整流以实现优异功能的研究取得了广泛地进展。液滴定向驱动的原理可应用于液滴整流器的开发。使得液滴整流器产生足够的驱动力,并且在不需要外部能量的情况下实现液滴的定向运输。本文采用了分子动力学方法模拟了石墨烯覆层的复合基底表面上的液滴自驱动行为,构建了几种可以驱动液滴的基底模型,分别研究了在真空和气体环境下液滴在石墨烯覆层表面的自驱动过程,探究了基底的表面形貌以及气体环境的改变对液滴的自驱动效果所产生的影响,探索了液滴的自驱动机理,研究结果将对基于石墨烯覆层表面以及纳米通道内流体定向传输提供理论指导。首先研究了水滴在具有楔形亲、疏水区域石墨烯覆层表面的自驱动行为,结果表明:水滴可以自发地朝向亲水区域宽度逐渐增大的方向运动。当亲水区域楔形角逐渐增大时,水滴在加速阶段的最大速度越大,但在减速阶段水滴的速度下降的越快。水滴也会在更短的位移处完全进入到亲水区域表面。能驱动的最大位移也逐渐减小。当水滴的直径逐渐增大时,水滴在加速阶段的最大速度逐渐减小。但水滴会在更宽的亲水区域宽度处完全进入到亲水区域表面,所能驱动的最大位移逐渐增大。在整个运动过程中,水滴与整个复合基底的相互作用势能逐渐减小。水滴在石墨烯覆层的楔形亲、疏水区域复合基底上的自驱动过程是由高势能向低势能逐渐转换的过程。其次研究了水滴在具有润湿性梯度石墨烯覆层表面的自驱动行为,结果表明:水滴在具有润湿性梯度石墨烯覆层表面由于前后表面上润湿性的差异所产生的驱动力可以自发地朝向润湿性更大的区域运动,水滴的速度在运动过程中波动性很大,当水滴运动到复合基底的边缘时,由于边界效应的作用,水滴的速度迅速下降。水滴与复合基底之间的相互作用势能在驱动过程中持续减小,证明了水滴在石墨烯覆层的润湿性复合基底上的自驱动过程是由高势能向低势能逐渐转换的过程。最后研究了气体环境下水银液滴在石墨烯-铜凹槽复合基底上的自驱动特性,结果表明:氮气的存在会对液滴的驱动产生明显的阻碍作用。随着氮气密度的增加,液滴驱动的最大速度和位移均逐渐减小。在液滴自驱动的过程中,液滴与石墨烯的相互作用是驱动液滴前进的主要动力,改变凹槽的尺寸可以影响液滴与石墨烯的相互作用力。液滴与氮气的相互作用阻碍了液滴的自驱动,且该阻力随着氮气密度的增加而不断增大。通过分析液滴自驱动过程中液滴势能以及固、液、气三相界面能的变化规律,从能量角度阐明了气体环境下液滴的自驱动机理,固-液界面能在液滴驱动的过程中迅速下降后趋于稳定,液-气界面能在液滴的速度急剧下降时出现转折。液滴运动的过程是液滴势能、固-液界面能和液-气界面能相互竞争的结果。固-气界面能对液滴驱动的影响很小。