随着生物技术及微纳米流体器件的快速发展,纳米尺度下液滴的自驱动现象受到越来越多的关注。本文运用分子动力学方法模拟了铜织构-石墨烯复合基底表面液滴的自发运动行为,提出了一些能够驱动液滴的织构模型,研究了铜织构基底的形状变化对液滴自驱动的影响,并探索了其自驱动的机理。研究结果将对基于石墨烯覆层的表面及纳米通道的定向流体传输的研究开发新的思路。首先研究了具有面积分数梯度的铜微柱阵列对其石墨烯覆层表面纳米水滴运动的影响,结果表明:当微柱高度较大时,周期性边界的单层石墨烯能够平整地吸附在该基底表面,液滴能够自发地由铜基底面积分数较低的一端向高面积分数的一端运动,这主要由于该铜织构基底的面积分数梯度形成了复合基底表面的润湿性梯度,使液滴向高润湿性的区域运动。当微柱高度较矮时,石墨烯能够吸附在铜织构的凹槽内,从而形成了具有粗糙度梯度的表面,液滴能够向铜织构面积分数降低的方向即复合基底表面粗糙度增加的方向运动,这归因于较高的表面粗糙度提高了亲水性基底的润湿性。其次研究了具有梯形凹槽的铜-石墨烯复合基底对水银液滴的运动的影响,结果发现:水银液滴能够自发地由梯形凹槽的窄口端向宽口端运动,液滴最终作往复运动或者脱离一侧凹槽壁面作单向运动,这取决于液滴加速过程中获得的最大速度,且相较于无石墨烯覆层的铜凹槽基底,石墨烯覆层能够显著提升液滴的自驱动效果。增加凹槽宽度梯度可以增加液滴的运动速度,但其最大位移减小;增加凹槽深度既可以增加液滴运动速度又能提高其最大位移;增大液滴尺寸时,液滴的运动速度降低,但其最大位移增加。最后利用能量法统计了液滴吸附在均一宽度的矩形凹槽表面时系统总能量随凹槽宽度的变化,来探究液滴在梯形凹槽表面的运动机理。结果表明:对于不同的凹槽深度和液滴尺寸,随着凹槽宽度逐渐增加,液滴与矩形凹槽的系统总能量均呈现先减小后增大并最终稳定在某一水平值的趋势,即存在特定的凹槽宽度使系统总能量最小,液滴在梯形凹槽表面的运动就是在该凹槽宽度位置两侧的振荡过程。增加凹槽深度时,系统总能量的下降值增大,且其最小值对应的凹槽宽度增大,使得梯形凹槽表面液滴的最大位移及最大速度增加;增加液滴尺寸时总能量下降值及总能量最小值对应的凹槽宽度同样增加,使梯形凹槽表面液滴的最大位移增加,但由于液滴质量增加其运动速度并没有增加。