超疏水材料因具有自清洁、防雾、减阻、低粘附等诸多特性,一直吸引人们的关注。气液界面能否稳定存在是实现这些功能的关键,研究气液界面的稳定性和时效性对超疏水材料的实际应用有着非常重要的意义。本文通过对蚊子复眼和荷叶表面的研究探究了气液界面的稳定性和时效性问题,主要研究工作如下:1.基于超疏水的经典理论建立了蚊子复眼结构模型,并从超疏水性、界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。结果表明,蚊子复眼对水的表观接触角为150.1°,超疏水性能一般。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。2.通过连续记录超疏水界面处反射光光强变化测试了荷叶在不同水深下的超疏水状态的寿命。发现反射光随时间的变化过程可分为三个阶段:全反射阶段、快速衰减阶段、最终稳定阶段。全反射阶段持续的时间即是水下超疏水状态的寿命,随水深的升高呈指数下降,在水深高于毛细作用力所能抵抗的极限深度时寿命又进一步缩短。气液界面的稳定依靠毛细作用力产生的悬挂力和空气内部压力共同维持。提高毛细作用力所能抵抗的极限深度对超疏水材料在水下的广泛应用具有重要意义。