近年来,源于仿生学的特殊润湿性表面以其诸多优点,在防腐蚀、防覆冰、防污防垢、强化传热传质、液滴操控、海水淡化和集水等领域得到越来越多研究和应用。上述领域和过程基本都存在水的参与作用过程,尤其是水滴的相变过程,水滴在特殊润湿性表面的特性成为当前研究的热点。目前,有关水滴在表面的单一相变过程,例如蒸发、冷凝和结冰,均得到了较多关注和研究。然而,实际过程往往较为复杂,几种相变过程先后或同时存在,而且水滴中往往存在其它组分,并不是单一的纯水,对液滴在特殊润湿性表面的相变过程进行综合研究,更具有实际工程意义。以工程应用为背景,为得到特殊润湿性表面液滴相变过程的具体影响数据,制备和表征了各类润湿性表面,观测了液滴在表面的相变过程,分析了特殊润湿性表面在集水与防覆冰方面的应用潜力。主要研究包括:（1）采用阳极氧化和光催化法结合,以钛片为基底,制备和表征了超亲水、亲水、疏水、超疏水和亲-疏水图案化表面。为延长使用寿命,以聚二甲基硅氧烷作为修复剂储层,管状氟化埃洛石与球状氟化二氧化钛作为疏水颗粒,调节两者在表面的含量与分布,制备和表征了三种不同形貌的自修复超疏水表面。（2）研究了液滴在不同润湿性表面的液-气相变即蒸发过程。在40℃～60℃,基底温度每升高10℃,纯水和Na Cl液滴蒸发时间分别减少40%和30%以上。表面亲水性增加有利于蒸发,但使Na Cl沉积的颗粒层附着面积变大。Na Cl浓度越高,结晶越快,对蒸发模式无影响。液滴沿图案化润湿性表面的图案轮廓有收缩现象,条纹表面蒸发速率最快,有利于Na Cl脱离。（3）研究了液滴在不同润湿性表面的气-液相变即冷凝过程。液滴在亲水型表面覆盖率明显大于疏水型表面,疏水区液滴倾向于向亲水区移动,但亲水区域有限的液滴承载能力使相邻亲水区域冷凝液滴之间有合并的趋势。合理的亲水图案区域存在、较大的亲水区域占比、较小的亲水区域间距均有助于冷凝水的聚集合并,但对整个冷凝过程的影响不一定有利。（4）研究了液滴在不同润湿性表面的液-固相变即结冰过程。超疏水表面延迟结冰效果明显,微结构相同而疏水物质降解程度较低的超疏水表面液滴轮廓参数变化更明显,可更好地延迟结冰,据分析是在降温过程中截留更多空气而使结冰时间更长。在设计防覆冰表面时,需兼顾表面微结构捕获空气的能力与降温过程中截留空气的能力。此外,导热系数较低的材料有助于抑制结冰。（5）研究了不同润湿性表面集水与防覆冰性能。表面亲水性越强,集水效率越低。表面亲疏水图案化有利于集水,在亲疏水比例相同的方格网状表面,方格边长越大越有利于集水,但提高亲水区域占比不一定有利于集水,集水效率:条纹>方格网状≈正六边形。所制备得到的超疏水表面比普通疏水表面、亲水表面的结冰时间分别延长约68%、374%,将冰层附着强度分别降低约84%、89%,具有良好的防覆冰能力。