微流体装置在生物、化学和医疗领域的应用极大地促进了微流体科技的发展,同时也为微流体研究领域提出了诸多课题与挑战,由于微纳米尺度流道具有较大的表面积/体积比,使得流道的阻力远大于宏观尺度流道,所以对如何有效减小微纳尺度流道中固液间的相对运动阻力的研究具有重要的理论意义和应用价值。边界滑移长期以来被认为可以代表固液间的相对运动阻力的一个参数,从而吸引了众多研究者的关注。在影响边界滑移的诸多因素中,表面微观形貌可显著改变固液界面的接触状态,从而影响界面处的流体流动阻力,目前已有研究认为表面微观形貌对固体表面的润湿性和粘滞力有重要影响,因此,深入研究表面微观形貌对边界滑移的影响,进而研究表面微观形貌对流体流动阻力的影响是可行的。通过测量去离子水在具有不同表面微观形貌的亲水的硅样本与疏水的十八烷基三氯硅烷自组装分子膜(OTS)样本上的接触角,探究纳米尺度表面微观形貌对表面润湿性的影响。实验结果表明,在亲水的硅样本表面上,表面形貌形态与表面粗糙度均对表面润湿性产生影响,尖锐密集的凸起形态可增强表面疏水性,而圆滑平缓的凸起形态有利于增强表面亲水性;表面粗糙度的增大使接触角增大,疏水性增强。对于疏水的OTS表面,表面形貌形态对润湿性几乎无影响,而表面粗糙度的增大可明显增大表面的疏水性。利用AFM胶体探针技术测量了去离子水在不同表面微观形貌的亲水硅表面与疏水的OTS表面的边界滑移长度,研究了表面微观形貌对边界滑移的影响,同时结合前述表面微观形貌对表面润湿性影响的实验结论,综合分析了表面微观形貌和表面润湿性对边界滑移的影响。实验结果表明,纳米尺度表面微观形貌对边界滑移无直接影响,而表面润湿性对边界滑移有重要影响,在亲水的硅表面上边界滑移长度几乎为0,而在疏水的OTS表面上存在几十到近百纳米的边界滑移,且在疏水的OTS表面上由微观形貌引起的表面润湿性的改变可对边界滑移产生更大影响。通过有限元仿真,研究了五种状态的Cassie态表面上,表面形貌、气液接触比、流道高度与驱动压强差对流体流动阻力和有效边界滑移长度的影响。仿真结果表明,Cassie态表面微观形貌、气液接触比、流道高度与驱动压强差均对微流道中流体流体阻力产生影响,表面微观形貌和气液接触比是影响有效边界滑移的重要因素,而流道高度与驱动压强差对有效边界滑移长度无影响。气液接触比的增大,可以显著减小流体流动阻力和增大有效边界滑移长度。比较了各种形貌的Cassie态模型,在具有沟槽形Cassie态表面的流道中,当流体沿其沟槽经向流动时,流体流动阻力明显减小,有效滑移长度显著增大,体现出优越的滑移减阻性。综合以上结论,本文通过实验研究发现了表面微观形貌不直接对边界滑移产生影响,但可通过改变固体表面润湿性,尤其是疏水表面的表面润湿性而影响边界滑移,同时,仿真结果表明表面微观形貌影响边界滑移和流体流动阻力的实质是气液接触比。这些结论可为滑移减阻的发展与实际应用提供新的参考依据。