液体在微纳米尺度下的浸润行为,近年来受到微流控,仿生学,表面涂层,防雾,雾水收集,喷墨打印,生物传感器等基础科学和应用技术方面的持续关注。这一研究需要一种同时具有高时间分辨率和高空间分辨率的液体形貌观测方法。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)虽然具有很高的空间分辨率,但SEM的高真空观测环境和AFM较长时间的成像过程都会使因液体挥发而引起的形貌失真问题变得很严重。基于这一背景,本论文提出了一种利用紫外光固化技术研究微纳米尺度紫外光固化材料液体浸润行为的方法。丙烯酸酯液体通过双转移方法转移到纳米结构的表面,接着用紫外光将液体冻结(固化)。由于紫外交联固化过程中,丙烯酸酯液体的体积收缩率只有几个百分点而不会对液体形貌有较大影响,所以固化的紫外光固化材料形貌能够真实地反映出液体的浸润形貌。固化的形貌可以通过扫描电子显微镜和原子力显微镜进行观测。利用这种方法可以观测到极限分辨率达到20纳米以下的各种微纳米液体浸润形貌,其中包括：纳米沟槽之间的凹液面,覆盖数个沟槽的液桥等。基于这些观测,本文发现：液体的浸润行为与纳米结构的表面能和几何参数有密切关系：液体的本征浸润性越差,纳米结构的深宽比越小,液体越容易退缩成液滴。实验结果与自由能模型的预测相吻合。这说明用于宏观尺度液体浸润行为预测的自由能模型在100纳米尺度依然适用。基于这些研究,本文还得出了实现了无残余层紫外纳米压印所需的条件,并利用软模板的紫外纳米压印技术制备了具有超小线宽的纳米环阵列结构。紫外固化冻结液体的方法也被用于微纳米冷凝水滴在纳米结构上浸润行为的研究。利用与水不相溶的丙烯酸酯液体包裹在纳米结构上冷凝的微纳米水滴,再对其进行紫外固化,然后将固化的材料与纳米结构分离,固化材料中的水滴蒸发后,冷凝水滴在纳米结构上的浸润形貌以孔洞的形式反应在固化的丙烯酸酯材料中。冻结的形貌可以通过扫描电子显微镜进行观测。利用这种方法,本文研究了不同纳米阵列上,不同极性紫外光固化材料包裹液体环境下冷凝水滴的浸润行为。研究表明,水滴采取Wenzel还是Cassie-Baxter类型的浸润与纳米阵列的结构参数,表面能,包裹液体的表面张力等有关：包裹水滴的紫外光固化材料液体表面张力越大,水滴在纳米沟槽阵列表面表现出的浸润各向异性越明显。而固体表面越疏水,纳米阵列结构的深宽比越大,越有利于水滴形成Cassie-Baxter类型的浸润。实验结果验证了自由能模型的预测。这一研究对于设计高性能的超疏水表面很有意义。近年来,具有自清洁功能的超疏水表面也受到人们的持续关注。它在防雾,自清洁,油水分离等方面有着重要的应用。鉴于此,本文以纳米阵列表面冷凝水滴浸润性研究为基础,利用包括纳米压印在内的微纳加工技术分别在硅衬底和含氟聚合物表面制备出了超疏水表面。研究表明：硅衬底上的超疏水表面水滴的静态接触角为158.3。而滚动角小于5。。这是硅表面高深宽比且顶部尖劈纳米沟槽阵列与氟硅烷修饰的低表面能共同作用的结果。而这种纳米阵列结构同时还具有很好的宽光谱抗反射效果,可应用于制造具有自清洁效果的高效硅基太阳能电池。在含氟聚合物表面,本文成功验证了通过合理的结构设计,采用一步热纳米压印的方法在含氟聚合物薄膜上制备接触角为151.2。的超疏水表面。一步热纳米压印的方法具有低成本,高效率,制备面积大等优点,在聚合物超疏水表面制备方面具有广泛的应用前景。电润湿,也叫电致亲水效应,是指导电液体的接触角在通电状态下变小的现象。电润湿效应被越来越多地用于微流控器件,液体微透镜,彩色显示器等方面。然而,在纳米阵列图案上的电润湿研究却很少。另一方面,纳米压印作为一种快速、低成本、大面积、高分辨率的表面纳米结构的制备工艺受到越来越密切的关注。在这种背景下,本文将这种一步热纳米压印的方法应用于含氟聚合物纳米阵列表面电浸润行为的研究。利用这种方法,本文研究了不同结构参数的纳米阵列表面的电浸润性质。实验结果表明：在相同电压下具有纳米阵列的表面都比光滑的含氟聚合物表面具有更大的接触角变化,而其中具有超疏水性能的高深宽比的纳米柱阵列则具有相同电压下最大的接触角变化。对于电润湿中聚合物膜被击穿的问题,本文采用高介电常数材料氮化硅来解决,并得到了很好的电润湿恢复性和重复性。本文还将电浸润与紫外光固化液体冻结技术结合,观测并证实了微米的紫外光固化材料液滴在水中也存在电浸润的现象。这些研究结果有助于制备小尺寸,低驱动电压,高响应性,持久耐用的电浸润器件。