微结构表面在自清洁、防结冰、静电打印、流体减阻、微电子装置冷却以及冷凝换热等工业领域应用广泛。揭示液滴在微结构表面上的静态和动态湿润特性,进而通过外场实现微结构表面上可逆湿润转变以及传热强化,有助于进一步扩大微结构表面的应用范围。目前,传统实验和理论分析很难从分子角度揭示微结构表面上湿润行为和相变现象。这导致在分子层面上,微结构表面上的新问题和新机理尚不明晰。本文采用分子动力学方法模拟微结构表面上湿润行为和相变现象,研究内容包括三部分:（1）电场触发微结构表面上Cassie态和Wenzel态之间可逆湿润转变;（2）电场和热场下微结构表面静态和动态湿润特性;（3）微结构表面上蒸发和爆发沸腾现象。本文研究目的在于从微观角度揭示微结构表面动态湿润和相变过程之中蕴含的物理机理。同时,提出调控微结构表面湿润动力学和传热特性的有效方法,为微纳系统中微结构表面的应用提供坚实的理论基础。微结构表面上Cassie态和Wenzel态之间可逆湿润转变模拟表明,Cassie-Wenzel湿润转变的能量路径上有能障存在,这阻碍了 Cassie-Wenzel湿润转变的自发进行。施加电场可以移除能障并触发Cassie-Wenzel湿润转变。移除电场后,Wenzel-Cassie湿润转变的自发发生与Cassie-Wenzel湿润转变的能量路径相关。只有当Cassie-Wenzel湿润转变沿Wenzel态能量更高的路径进行时,Wenzel-Cassie湿润转变才能自发发生。利用可逆湿润转变可以拾取微结构表面上纳米颗粒,进而实现沾污壁面清扫。液膜断裂现象、纳米颗粒的内在湿润性、纳米颗粒与壁面之间的粘附力都与纳米颗粒拾取密切相关。受尺度效应影响,接触线扎钉导致纳米液滴在微结构表面上静态和动态湿润特性不同于宏观液滴,电场和热场的存在进一步加剧了微结构表面上纳米液滴和宏观液滴之间湿润特性的差异。当施加电场时,纳米液滴的静态接触角和铺展指数随电场强度和电场方向的改变并不一致。当施加热场时,纳米液滴的静态接触角总是随基底温度的增加而减小,而铺展指数随基底温度的增加而增大。当同时施加电场和热场时,纳米液滴剧烈蒸发现象的出现减弱了纳米液滴对电场强度和电场方向的敏感性。在高温微结构表面上,纳米液膜的相变模式并不唯一,其可能在壁面上蒸发也可能发生爆发沸腾。液膜相变行为受液膜湿润状态、液膜厚度、微结构内在湿润性及高宽比的影响。当基底温度恒定时,不同厚度液膜内导热热阻的差异导致更厚的液膜更容易发生爆发沸腾,而更薄的液膜更容易发生蒸发。微结构壁面越亲水,固液界面处的界面热阻越小,爆发沸腾的起始温度越低。当微结构内在湿润性和高宽比变化感应出纳米液膜初始湿润状态改变时,微结构和液膜之间换热面积和界面热阻的急剧变化使得Wenzel态纳米液膜比Cassie态纳米液膜更容易发生爆发沸腾现象。