浸润性是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。TiO2表面超亲水/超疏水性由于其重要的理论研究和广泛的实际应用价值引起人们的特别关注。虽然对表面超亲水/超疏水性已开展了大量的相关研究，并制备出了不少性能优异的超亲水/超疏水性表面，但仍面临许多难题和挑战，亟待深入研究。譬如，如何在低表面能物质表面构建具有特殊微观几何形状的粗糙结构?如何可控构筑表面纳米结构-水接触角-表面粘滞力相关联的功能材料?如何基于超亲水/超疏水特性模板建立表面微-纳米图案化技术?超疏水表面与水滴之间粘滞力的本质原因及表面作用机理，以及进一步探索TiO2纳米结构膜及其表面超亲水/超疏水性在高科技领域新的应用等。本论文针对上述研究热点，试图对TiO2纳米表面构筑、构一性关系、超亲水/超疏水的作用机理及新的应用探索开展系统、深入及创新性的研究。 基于毛细管诱导效应和粗糙结构的放大效应理论，本论文首先设计出纳米孔、纳米管和无序海绵状结构的三种具有显著粘滞力差异的超疏水纳米结构模型。在制备方法上侧重发展电化学阳极氧化方法，直接在钛金属表面制备结构和性能(粘滞力)可控的超疏水TiO2纳米结构膜层，成功构筑了类“壁虎脚”和类“荷叶”两种对水滴具有显著粘滞力差异的超疏水性纳米表面，并深入探讨了具有显著粘滞力差异的超疏水特性的本质机理。利用表面分子层自组装和光催化技术，成功地实现超亲水和超疏水微单元在同一表面的有序集成，首次获得超亲/超疏水微图案模板，由此制备了一系列新颖的图案化纳米功能材料，进一步拓展了超亲水/疏水性表面的应用前景。主要研究进展及成果如下： 1.应用电化学阳极氧化法，制备出具有纳米孔、纳米管和无序海绵状结构的三种特殊纳米结构的粗糙膜层。在此基础上结合分子层自组装技术获得具有类“壁虎脚”以及类“荷叶”性能的超疏水性膜层。利用高敏感性微电力学天平测量水滴与超疏水纳米结构膜表面之间的粘滞力，结果表明，纳米孔膜表面与水滴之间的粘滞力可高达76μN，而海绵状膜表面与水滴的粘滞力仅为5μN。实验证明，通过调节表面结构形貌，即调控固液界面的接触方式和开放或封闭体系中气体比例，可实现表面水滴粘滞力的设计和可控。研究发现，纳米管阵列膜层表面粘滞力不仅受纳米管尺寸的影响，还与纳米管的长度有关系，这主要归因于纳米管封闭体系中的气体体积变化而产生的压力差。研究结果对于发展具有可控的表面疏水性和粘滞力功能纳米材料有重要意义。 2.通过在氟硅烷(PTES)溶液中加入一定浓度的硝基纤维素(0-0.02 mg/mL)进行表面自组装修饰，通过膜层表面的化学组分显著调控超疏水表面的粘滞性，提出表面高粘滞力产生的本质机理：(1)自组装膜层有序度的降低，使海绵状纳米结构膜层与水滴的接触面积增大，从而提高水和海绵状纳米结构间的范德华力；(2)自组装膜层中含有的硝基，可与水中的羟基进一步形成作用力强的分子间氢键，从而大大增加了超疏水膜层与水滴的粘滞力。 3.通过膜层表面分子自组装获得具有超疏水特性的ZiO2纳米管膜层，并利用光掩模板选区光催化技术，使表面光照射区域转变为超亲水，而被光掩模遮盖区域保持超疏水特性，从而成功地实现了超亲水和超疏水微单元在同一表面的有序集成，首次获得性能稳定的超亲/超疏水微图案模板，为进一步发展图案化的微一纳米功能材料奠定了重要的基础。 4.利用超亲/超疏水浸润性微模板，通过湿化学刻蚀法或二次电化学阳极氧化法，获得各种表面微一纳米结构双阶图案。结果表明，通过电化学阳极氧化法、表面分子自组装及光掩模板选区光催化技术制备的超亲/超疏水浸润性微模板，可发展成为一种很有应用前景的表面微加工替代技术，并具有实用性强、操作简单、所需设备简易等优点。 5.基于超亲/超疏水微阵列模板技术，利用湿化学沉积技术成功构筑了多种新颖的图案化的微一纳米功能材料，例如CaP生物材料、铁磁性材料、ZnO半导体材料等。实验证明，该技术可广泛应用于微流体器件、微芯片、电子线路板、生医材料及高性能先进材料等高科技领域。