与水滴接触角大于150°和滚动角小于10°的超疏水表面由于极其重要的基础研究和实际应用价值引起了人们的广泛关注。天然超疏水生物表面经过数百万年的进化，其微观结构和宏观性能皆渐趋完美。迄今为止，科学家已经提出了各种各样的方法来构建粗糙的微/纳米结构并实现材料界面超疏水性能的控制。但是，在水中超疏水表面的气泡行为却鲜有报道。在本论文中，作者对气泡在两种天然的超疏水表面——荷叶和水稻叶的行为进行了研究，发现了超疏水表面的另一个重要性质，即超疏水表面的“破泡”效应。从仿生和应用的角度出发，采用最新的微/纳技术构建了新型的功能化表面，为开发先进功能材料和解决工程技术难题提供了又一重要途径。本论文主要内容如下：　　 1.通过高速CCD对气泡在荷叶表面(正面和反面)行为的观测，研究了气泡在荷叶表面的行为规律。从实验和理论两方面分析了气泡在荷叶正面“破裂”或背面“黏附”的原因，肯定了多尺度结构和诱捕空气在气泡破裂过程中的重要作用。　　 2.根据荷叶结构的统计结果，通过光刻蚀和湿法刻蚀相结合的方法，构筑类荷叶结构，并在该结构上得到了与荷叶正面相同的气泡行为规律。通过有效的控制微米结构的尺寸和分布，分别研究了微米级乳突直径、间距、高度以及形状对超疏水表面气泡行为的影响。此外，通过在硅基底上分别制备单级(微米或纳米级)的粗糙结构，揭示了气泡行为过程中各尺度粗糙结构的不同作用：纳米的刺状结构能够刺入气泡外的“润湿薄膜”，加速气泡表面水膜的破裂；微米柱状的阵列所提供的通道能够为气泡内气体的运输提供足够的空间。　　 3.通过高速CCD观察了气泡在各向异性的水稻叶表面的行为。从气泡在各向异性水稻叶表面的行为出发，研究了具有不同尺寸的沟槽结构上气泡的行为。研究发现，无论是一级还是二级的各向异性界面，无论沟槽的间距和“脊”的宽窄如何，气泡在该表面上的行为几乎相同。沿着沟槽的方向，气泡几乎完全铺展：垂直于沟槽的方向，气泡不能完全铺展。此外，我们通过原位注射气泡，发现气泡量不断增加时，垂直于沟槽方向气泡的铺展长度变化不是很大。　　 4.受超疏水超亲油表面用于油水分离领域的启发，在铜网上通过构筑微纳复合结构得到了超疏水的表面，系统研究了气泡在该表面的行为。作者发现无论尺寸小于铜网孔洞尺寸的气泡还是尺寸大于铜网孔洞的气泡均可从超疏水的铜网的孔洞穿出。因此，该表面具有用于气泡排除和流体防漏的开放式排气装置的潜力。