电双层是一种基本的界面物理现象,广泛存在于两相及三相界面处,在生物医学、化学及环境工程等领域具有重要的意义。ζ势是描述电双层内电势分布的一个关键电学参数。以往的研究普遍将化学均匀表面的ζ势近似为均匀分布,但近期研究表明平板通道壁面在外流场作用下显示出非均匀ζ势。然而,受限于现有测量技术,人们难以对局部的非均匀ζ势进行有效的、高空间分辨率的测量,这严重制约了人们对电双层这一基本物理现象的理解。本文使用具有高空间分辨率的荧光漂白电化学分析仪（Fluorescence photobleaching electrochemistry analyzer,FLEA）技术,对外流场引起的局部界面ζ势不均匀性进行详细的研究,并通过理论研究分析ζ势不均匀性对界面流动产生的影响。本研究的主要成果如下:首先,基于FLEA技术测量了化学均匀的盖玻片表面在静止流场下的ζ势。通过研究不同电场及流场对测量局部界面ζ势的影响,发现随着流量Q的增加,ζ势逐渐变得更负。通过非线性拟合计算出静止流场中的局部界面ζ势为-78.7mV,这与基于传统电化学分析技术得到的ζ势一致,证明FLEA技术测量ζ势的有效性。随后,研究了微通道中压力驱动流产生的稳态流场下的化学均匀表面的ζ势分布,发现不同流向及展向位置处ζ势不同,呈现二维分布:（1）ζ势的绝对值由流向中心线（y=0）向两侧壁逐渐变小;（2）ζ势沿流向（x方向）向下游变得越来越负。此外,在同一电导率σ下,ζ势随pH值的增加而越来越负。在相同pH值下,ζ势随σ的增加也同样越来越负。然后,基于前述实验结果,从理论上分析界面附近由于ζ势不均匀产生的电体积力分布及其对流动的影响,发现:（1）ζ势的二维分布可以导致在固-液界面附近电势的三维分布,进而产生局部静电荷并诱导产生非均匀的电体积力Fe及其旋度T=▽×Fe,从而驱动流体产生反向旋转（Counter-rotating）的流向涡对（Streamwisevortex pair）;（2）在压力驱动基本流的作用下,反向旋转的流向涡对在近壁面附近生成近似对称的流向螺旋结构,并在下游逐渐发展向上爬升,形成上升的反向旋转的流向涡对结构。最后,从理论上提出一个新的湍流边界层相干结构的猝发（burst）机制:当一个小的扰动被引入到高速流动流场中时,小的流动扰动会引起ζ势的时空波动,进而产生初始流向涡旋波动。随后,流向涡向下游发展,进一步扰动流场,增强速度波动及ζ势的时空波动。最后,经反馈放大使流向涡的强度足以实现发卡涡的猝发,产生湍流边界层的相干结构。本研究首次实现了对化学均匀界面上局部ζ势的高分辨率测量,实验上证实ζ势在流场作用下具有二维空间分布,为电化学分析提供有效的方法,可以显著促进复杂和非均匀表面材料的发展,对化学工程、电化学、生物医学工程、仪器设备和微/纳米流体装置的开发与应用具有重要的意义。此外,提出一种新的湍流边界层相干结构（如发卡涡）的猝发机制,对于从物理层面理解湍流边界层的发生发展具有重要意义。