近年来,超疏水表面在液滴操纵、水收集、流体运输等领域的广泛应用引起了人们极大的研究热情。在众多超疏水材料中,TiO₂因其优异的化学稳定性、生物相容性、光诱导响应性浸润特征等备受关注。基于TiO₂的光响应特征,在其表面上设计构造疏水/亲水图案可以赋予表面一系列独特的功能,相应研究也引起了人们广泛的兴趣。目前人们已经通过掩膜照射、墨水覆盖等方法在超疏水TiO₂纳米基底上成功地实现了润湿性图案化表面的构筑,但是这些工作大多数都是在空气环境中进行的。在水下、油下等复杂环境中的这种图案化超浸润表面的构筑及性能研究尚未见到报道。在本论文中,我们制备了在水下和油下均具有超浸润图案化特征的纳米TiO₂表面,并详细研究了其性能的变化及对应功能应用,具体内容如下:首先,利用阳极氧化法成功制备了规则的TiO₂纳米管阵列（TiO₂ nanotube array,TNA）,探讨了不同氧化时间,煅烧温度对TNA形貌、晶体结构及油相中对水浸润性的影响。实验结果表明氧化时间为180 min,煅烧温度为350℃的条件下可以形成稳定的油下超疏水TNA。通过研究紫外光照射和热处理对油下表面与水浸润性的影响,发现新制备的TNA为水下超疏油表面,紫外光照射60 min后,转变为油下超亲水性,再对其150℃热处理60 min后,恢复了油下超疏水性。在此表面上,我们用掩膜照射的方法制备了不同几何尺寸点和线的超亲水/超疏水图案。研究发现亲水图案的引入可以有效实现对表面粘附性的调控。机理分析表明,表面浸润性的智能变换是由于表面化学变化及TNA纳米结构共同导致的。最后,基于表面粘附性智能可控的特点,我们成功实现了表面在水滴存储及转移等方面的应用。同样利用阳极氧化法制备了规则的TNA,探索了不同氧化时间、煅烧温度对表面在水相中与油滴的浸润特征。研究发现氧化时间为60 min、煅烧温度为350℃条件下获得的TNA显示水下超疏油特性。通过在表面上涂覆亲油性墨水,研究表明墨水覆盖后的表面从初始水下超疏油特征转变为水下亲油性,进一步利用丙酮清洗即可实现表面水下超疏油性的恢复。机理分析表明,表面浸润性的改变主要由于表面亲油性墨水的引入与消除引起了表面化学组成的改变,同时在TNA表面纳米结构的毛细作用下,表面浸润特征实现了可逆调控。利用涂覆的方法我们在TNA表面上制备了不同几何尺寸的点和线型水下亲油/超疏油图案,研究表明引入的亲油性图案可以有效调控表面的粘附性。最后,同样基于表面独特的粘附性,我们利用所制备的表面实现了对水下油液滴运输和混合等应用。