随着材料学的日益发展,大量先进的功能表面不断问世,其中梯度能表面在传热传质、抗冻除冰、石油化工、航空航天等领域具有广泛的应用前景,近些年受到业界的广泛关注。梯度能表面主要有微结构梯度和化学梯度两种类型,在本文中,我们分别以铜和PDMS（聚二甲基硅氧烷）为基底,设计了微方柱、微方孔结构的浸润梯度表面,从静态特性、动态特性、黏附特性三个方向,对微结构梯度能表面上液滴的浸润性进行了研究。论文首先研究了几种不同表面上液滴的静态特性。结果表明:在铜和PDMS基底的表面上,微米级的结构均能使液滴的静态接触角增加,因此用Wenzel方程估算表观接触角时会引起较大的误差。当液滴处于Wenzel状态时,微结构的间距会影响液滴的长宽比,在结构间距较小的方向上,液滴会被拉伸地更长。疏水基底的孔结构表面可以使液滴长时间保持在Cassie状态,液滴不受到结构的毛细力,轮廓近似于圆形。随后,采用倾斜法测量了液滴的临界滑动角和接触角滞,发现液滴体积越大或表面的粗糙度越小,滑动角越小,但接触角滞后随着液滴体积的增加会趋于一个定值。研究还发现:在微方孔结构表面,液滴会受到结构内液-气弯曲界面引起的Laplace力,因此Cassie态液滴的滑动角比Wenzel态液滴更小。其次,对表面施加微振动,研究了微结构梯度能表面液滴的动态特性。结果表明:各个测量位置的液滴在不同振动参数下,会发生多种动态模式:当振动能较小时,液滴会原地黏附或三相接触线单侧移动;当振动能较大时,液滴会破裂;当振动能大小处于前两者之间时,液滴发生运动,其中运动又具体分为正向和逆向两种。决定液滴开始运动的振动能量与振动频率相关,当振动频率接近液滴的固有频率时,液滴运动的所需能垒会降低。进一步研究发现:液滴的运动与三相接触线的扩张有关,粗糙度越大,三相接触线的扩张程度越小,由于不对称性,液滴会因此逐渐蠕动。此外,粗糙度越大,液滴在振动过程中越难从Cassie态转变成Wenzel态,因此还会额外受到Laplace力。我们建立了液滴处于运动临界状态时的模型,分析了Laplace力与表面对液滴的静摩擦力对液滴运动方向的影响。最后,论文对液滴的黏附特性进行了研究,建立了适用于结构梯度表面的液滴黏附能模型。研究表明:在微结构梯度能表面上,单位面积黏附能不再是定值,它随着液滴与结构之间相对大小的增加而减小,趋近于平坦表面的单位面积黏附能,且由于梯度能表面上液滴两侧的结构不对称,单位面积黏附能大小也不同。此外,在相同条件下,Cassie态液滴的滑动角比Wenzel态液滴更小。通过计算,将黏附能的数值代入运动临界模型,算出液滴处于临界状态时,表面对液滴的静摩擦力,它与Laplace力一起决定Cassie态液滴的运动状态。当液滴处于Wenzel态时,运动状态只受表面对液滴的静摩擦力影响。最后,我们在微孔、微槽和化学梯度能表面上用该模型计算了液滴的单位面积黏附能,都呈现出相似的趋势,说明新的黏附能模型具有良好的适用性,也表明梯度能表面上液滴的运动与单位面积黏附能有关。