薄膜-基底结构广泛存在于自然界和工程领域中,对于这类结构表面失稳问题的研究有助于防止相关工程结构失效、拓展膜-基系统在现代科技中的应用及揭示自然界中膜-基复合结构表面形貌形成等。本文选取弹性薄膜-液体基底系统作为研究对象,对平面压缩载荷作用下带有缺陷的薄膜的失稳行为和形貌演化过程进行了系统的力学研究。首先,建立理论模型分析了非均匀薄膜失稳的初始屈曲载荷,并利用有限元方法模拟了非均匀弹性薄膜-液体基底系统的动态屈曲过程,重点讨论了薄膜缺陷部分的几何形状和材料属性对初始屈曲载荷和失稳形貌的影响。结果表明:缺陷部分的长度、位置和弹性模量对初始屈曲载荷均有重要影响,当弹性模量比小于和大于1时,缺陷部分长度的改变对薄膜失稳的初始屈曲载荷有着截然相反的影响结果;随着缺陷部分的位置向薄膜中心移动,初始屈曲载荷随之减小并逐渐趋于稳定;在一定范围内,随着弹性模量比的增加,薄膜失稳的初始屈曲载荷也随之增加。另外,上述缺陷参数的改变在非均匀薄膜的失稳形貌演化中也起着重要作用,当弹性模量比小于1时,整个失稳过程只在缺陷部分所处的位置产生局部失稳形貌,而缺陷部分的长度决定了形貌的对称性和反对称性;当弹性模量比大于1时,整个失稳过程会发生初始全局失稳和二次局部失稳,缺陷部分的长度会影响全局失稳形貌的幅值,而二次局部失稳形貌会在薄膜中距离缺陷部分较远的一端产生。其次,通过自制实验装置,实验研究了带有预制缺陷的聚酯薄膜在水表面的失稳行为,主要关注薄膜不同的缺陷参数对失稳形貌的影响。实验结果与数值模拟结果基本一致。最后,根据特殊表面形貌复制和硬膜-软基底系统表面失稳原理提出了制备具有毫-微米级失稳形貌特征表面的方法,同时结合表面喷涂纳米颗粒方法成功制备出了具有多级形貌的超疏水表面。实验结果发现:相比没有微形貌的样品表面,具有微形貌的正弦硅橡胶样品表面的疏水性能有显著提高,并且由于样品的正弦形貌使其表面形成的微形貌有所差异,从而在样品表面的不同位置得到了不同的疏水接触角。本文的研究工作可以为液体表面薄膜失稳形貌的优化设计提供指导,有助于更好地理解一些生物组织的形态现象,并为特定特殊形貌薄膜的制备提供途径。