液滴的无损转移是极端润湿性表面的重要应用之一,不同体积液滴的无损操作方法在局部化学反应、生物化学分离、芯片实验室设备等领域具有广泛的实际应用前景。利用超疏水、水下超疏油表面可分别实现对空气中水滴和水下非极性有机液滴的无损接触或作用,搭配采取合适的转移方式可达到无损转移的目的。本文以纯铝为基体,采用电化学刻蚀和沸水浸泡的方法来制备出长期稳定的水下超疏油表面,再经硬脂酸修饰后获得超疏水表面,并基于以上两种表面设计并搭建针对空气中水滴、水下非极性有机液滴的无损操作装置,利用该装置对无损操作过程进行了一系列的研究。主要研究工作和结果如下:(1)针对现有超疏水、水下超疏油表面制备方法成本较高、环境友好性差、加工效率低、极端润湿性时效性差等问题,提出电化学刻蚀和沸水浸泡的方法在铝基上构建水下超疏油表面,经无氟低表面能材料修饰后实现超疏水性。研究试样的润湿性情况;分析铝基超疏水、水下超疏油表面的微观形貌、晶体结构、化学组分,探明其特殊结构的形成机理;检测试样润湿性随时间的变化规律。结果表明,经电化学刻蚀和沸水浸泡后的铝表面显示出超亲水-水下超疏油性,水下对二氯甲烷的接触角和滚动角分别为164±3°和3.6±0.7°,该表面经硬脂酸修饰后转变为超疏水性,对水的接触角和滚动角分别为165±2°和2±0.8°,且超亲水-水下超疏油性至少能保持1年。(2)为克服现有液滴无损转移方法的诸多缺点,采用上述加工技术制备超疏水通孔铝棒,并设计一种基于负压吸附方式针对空气中水滴的无损操作装置,研究其无损操作水滴的可行性;分析该装置可控水滴的最大体积、最小体积随小孔直径的变化规律,并进行相关操作试验;研究该种转移方式的可逆重复性。结果发现,该装置可灵活操作空气中水滴,可控体积范围较广,极限最大体积可达到140μL,对应小孔最大直径为6.4 mm,试验结果与理论分析较为吻合,且该转移方式具有较好的可逆重复性。(3)基于电化学刻蚀和沸水浸泡技术,制备水下超疏油通孔铝棒,并设计一种针对水下非极性有机液滴的操作灵活、体积可控、转移效率高的无损操作装置,其依靠微量真空泵产生负压来抓取液滴。研究该装置无损操作水下非极性有机液滴的可行性;分析该装置可控非极性有机液滴的最大体积、最小体积随小孔直径的变化规律,并以二氯甲烷为例进行相关水下转移试验;探索该装置在微液滴融合上的进一步应用。结果表明,该装置可用于水下非极性有机液滴的无损操作,且具有较宽的可控体积范围,其中二氯甲烷的极限最大体积达到187μL,对应小孔最大直径为7.1 mm,理论分析得到了试验结果验证,且该转移方式可实现微液滴融合,说明其可应用于液滴反应系统、贵重试剂转移、微型化学反应精确控制等领域。