液滴自发移动在微流控技术,检测分析,强化传热及水收集等领域发挥着重要作用。本文采用碱辅助氧化法和硫醇修饰法制备了内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽表面,并探究了该表面的液滴自发移动和冷凝过程强化。为了研究内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽表面对液滴移动的增强作用,本文工作首先研究了液滴在不同润湿梯度（原始、超亲水、亲水梯度、超疏水和疏水梯度）沟槽表面的定向移动行为。液滴在疏水梯度沟槽表面内短距离自发移动,而在其他表面只能扩散或者不移动。制备了内部嵌有不同形状梯度（柱形铜丝、锥形铜丝、倒锥形铜丝（锥形尖端反向））沟槽表面,当沟槽内被嵌入正向锥形铜丝时,液滴在拉普拉斯力的作用下可以自发移动。分析润湿梯度对锥形铜丝表面上液滴移动的影响,发现润湿梯度能增强液滴在锥形铜丝表面移动。因此,为了实现沟槽内更长距离的移动效果,设计了内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽表面。结果表明,在拉普拉斯力、亲水段润湿梯度力、疏水段润湿梯度力和不平衡表面张力的协调作用下,液滴能在内嵌亲水梯度锥形梯度的疏水沟槽内以最快的速度（29.6 mm/s）移动最远的距离,最大移动距离可达24.6mm,是液滴在疏水梯度沟槽表面移动距离的14.5倍。同时,发现在复合表面的锥形铜丝表面上制备正向润湿性梯度会进一步增强液滴的移动,而制备逆向润湿性梯度则会阻碍液滴的移动。最后基于牛顿第二定律,对液滴进行受力分析,并建立了相关数学模型来定量分析内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽对液滴移动的增强作用。在此研究基础上,本文工作还研究了内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽阵列对雾气冷凝中液滴凝结和排除过程的强化作用。在内嵌亲水梯度锥形铜丝的疏水梯度沟槽复合表面上,拉普拉斯力、亲水段润湿梯度力、疏水段润湿梯度力和表面张力的共同作用驱动凝结液滴快速向更亲水的尾端运动,液滴呈现由尖端向尾端运动的单向运输状态。在疏水沟槽外围,由于表面的低黏附性,在疏水段润湿梯度力和重力的驱动下,凝结液滴易从表面脱落。研究结果表明,在疏水梯度沟槽内嵌入亲水锥形铜丝区域有利于增强液滴的成核速率和自迁移速率;在拉普拉斯力、亲水段润湿梯度力、疏水段润湿梯度力、表面张力和重力的共同作用下,液滴能从表面快速排除,加速了表面的更新率,从而进一步增强凝结水收集能力。