随着微/纳米系统技术的不断进步，流/固界面间存在的滑移效应对微/纳米系统的影响逐渐被开发研究，其在摩擦减阻、材料制备、生物医学以及流体俘能等方面拥有巨大的潜在价值。由于界面滑移产生机制的高复杂性，涉及因素较多，以及尺度效应的限制等问题，为采用实验手段精确测量滑移程度带来一定困难。依据滑移效应对流体俘能的影响机理，界面润湿性、滑移层内离子的粘滑运动以及流/固摩擦间的存在着密切联系，这为表征界面滑移程度提供了新的研究思路。本文利用材料表面润湿性、流体流速及溶液离子三种变量桥接流/固摩擦电能输出与界面滑移长度，具体开展了以下内容的研究。
　　在分子动力学研究滑移程度随界面润湿性变化过程中，为了定量分析固体表面润湿程度，首先需要探索材料表面的润湿性调控规律。本文基于分子动力学方法构建了液滴润湿模型，通过计算固体表面接触角变化，得出模拟过程中表面润湿性对势阱参数，水分子类型及液体尺度的依赖关系，实现了碳材料表面润湿性的定量调控。结果表明碳原子与氧原子之间的势阱参数与表面接触角呈正线性相关，且TIP3P型水分子相较于SPC/E型及TIP4P型水分子的接触角要小；液体接触线的曲率半径与其接触角余弦值成线性关系，通过拟合变化曲线，延伸外推得出不同势阱参数下的极限接触角，从而获得了连续性流体的润湿性调控规律。
　　之后，采用双层石墨烯结构搭建了平行平板间的库特流体模型，研究了固体表面润湿程度对界面滑移长度的影响；采用碳纳米管搭建了管内泊肃叶流体模型，研究了其它因素对固/液界面滑移的影响规律，如微流体的流动特性以及微流体内溶质离子的种类等。结果显示流体的密度与速度分布会受到固/液作用强度的影响，并在固体壁面附近呈震荡分布；相同条件下，固体表面疏水性越强，滑移程度越高，而且滑移长度与表面接触角满足Ls≈c(1+θ)-2；对于流体流速的研究，发现存在临界流速使界面滑移长度发生突变；溶液离子会抑制滑移效应，同时界面滑移长度的变化会受到离子大小及其所带电荷数的影响。
　　实验方面，以疏水材料作为固体界面材料，经过微电极制造，材料成膜以及液滴芯片制备等过程，加工了基于微流控芯片的流体俘能芯片。为了更准确地分析俘能装置的输出信号与边界滑移的关系，通过有限元模拟方法建立了该流体俘能结构的二维模型，模拟了结构内各相关因素对俘能装置输出性能的影响。结果显示电极间的输出电压与介电层厚度呈负相关关系，与电极间距的增大表现出先增大后减小的变化规律，而随液体长度与电极宽度的比值变化呈现出先增大后保持不变的依赖关系。
　　通过流体模块，俘能模块以及信号采集模块搭建了基于微流控芯片的流体俘能测试平台，通过改变俘能芯片表面的接触角，系统流量以及溶液浓度，分别研究了界面润湿性，流体速度及离子浓度对电能输出的影响。结果表明固体表面润湿性越弱，越有利于固/液两相之间产生摩擦电荷，输出电能也就越大，整体呈现线性关系；液体流过俘能结构的速度与电能输出之间呈正相关关系，且水溶液在流速增大到一定程度时，输出电压存在饱和状态；对于溶液离子的影响研究，结果显示溶液浓度为0.01mol/L时，三种离子溶液的输出电压最高。