以微纳机械、微纳电子和光电器件为主要内涵的信息技术革命，开辟了以纳米科学为标志的新领域。在纳米尺度下，宏观尺寸可以忽略的微观力将占主导作用，力学工作者亦被带入从宏观到纳观的世界，激起了研究者们对微观力及微观世界的深入探索。本文针对范德华力、表面张力、毛细力等微观力作用下的多个纳尺度系统，应用分子动力学方法，研究了不同微观力引起的纳米颗粒和液滴输运现象，进而提出了不同微观力驱动下，可以实现纳米颗粒输运及筛选、自发集水、表面除湿的功能化表面设计方法，为实现一类功能化表面提供了新概念。论文的主要工作包括:　　(1)建立了纳米颗粒-基底-滑块系统的分子动力学模型，提出了一种基于范德华力驱动纳米颗粒输运的新机制及纳米筛设计新方案，考虑了颗粒和滑块尺寸、滑块运动速度、基底预应变等因素对纳米颗粒输运行为的影响。研究表明:当滑块在基底下方滑动时，滑块与纳米颗粒之间的范德华力可以作为驱动力使纳米颗粒运动;基底的预拉伸应变有利于促进纳米颗粒的输运;颗粒尺寸、滑块速度或粘性阻力越小，颗粒越易被驱动。基于该输运新机制，进一步设计一种新型纳米筛，能够实现多颗粒系统的筛选和分离;亦可以用于碳纳米管中杂质的清除。　　(2)在疏水性表面，设计了楔状的亲水区域，建立了液滴在含楔状亲水区表面的输运模型，分析了液滴体积、楔角等对液滴输运速度和输运距离的影响。数值结果表明:随着液滴体积减小或楔角增加，液滴运动速度增加但运动距离减小;进一步建立了相应的理论模型，揭示了液滴在该表面的输运机理。基于该输运机制，设计了多种功能化表面，可以实现液滴的钉扎、加速以及沿任意路径的定向输运，对于实现液滴的精确操控具有一定指导意义。　　(3)基于液滴在含楔状亲水区表面的输运机制，数值仿真了液滴在含多级分支亲水区表面的自发汇聚现象。在疏水性基底上，设计树状的多级楔状亲水区，研究液滴在该表面自发地沿着分支向主干的定向汇聚，考虑了分支楔角、分支方向以及分支对称性等因素对液滴定向汇聚的影响。结果表明:分支楔角越小、分支与主干夹角越小且两侧分支不对称时表面上的液滴更容易发生定向汇聚;主干缺陷较大时会阻碍液滴的定向汇聚。基于此，进一步分析了表面随机分布液滴的定向汇聚，为高效集水功能表面提供了设计依据。　　(4)利用分子动力学模拟，研究了在潮湿环境下，水分子在纳米柱阵列表面底部逐渐凝聚成水滴，随着液滴体积增大自发集结于微结构表面的行为。考虑了液滴体积、纳米柱高度、直径、间距和阵列表面浸润性等因素的影响。研究表明:对于特定形状及尺寸的纳米柱阵列表面，仅当液滴的相对体积超过相应的临界值时，液滴才会自发地沿纳米柱上升;液滴的相对临界体积随纳米柱的增高、纳米柱直径的增大和纳米柱间距的减小而减小，随纳米柱阵列表面亲水性的增强而增大;在纳米柱表面凝结的液滴更容易沿着纳米柱上升。水滴在微结构表面浸润状态的自发转变为设计具有表面除湿作用的功能表面提供了理论基础。　　(5)结合课题组其他方面的工作，计算了FCC金属晶体构成的双材料纳米薄板结构的界面能密度，分析了界面晶格结构形貌变化及界面效应对原子势能的影响。结果表明:双材料纳米薄板界面具有周期性褶皱状疏密相间的晶格结构形貌，界面上原子势能亦呈现周期性分布特性，而靠近界面的两侧原子势能与板内原子势能具有明显差异。拉格朗日界面能密度和欧拉界面能密度均随双层薄板厚度的增加而增加，最终趋向于块体双材料结构的界面能密度。