提出了两种消除液滴三相接触线钉扎、利用形状梯度定向控制液滴自发运动的方法,分别为纯水液滴在光滑形状梯度铜表面上运动和丙二醇/水双组份液滴在Ag/Cu形状梯度复合表面上运动。1.纯铜基底通过化学浸泡法形成超疏水表面后浸入聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油,PDMS),得到光滑表面。超疏水化与硅油层的共同作用关键性地消除液滴黏附效应,液滴在此光滑表面的滑动角仅为3°。梯形形状梯度提供界面张力梯度作为驱动力。制备梯度角度为6°至12°的形状梯度表面,探究梯度角度对液滴运动距离和速度的影响。结果表明:梯度角度越大,液滴运动最大速度越大,但运动距离越短。基于动量守恒定理,对液滴受力进行分析,提出模拟液滴运动的简单模型。除了单一的形状梯度轨道外,还设计多重形状梯度表面,利用其多条形状梯度轨道对分散液滴朝特定方向运动、汇聚进行操控。此项液滴运动和汇聚实验或许能在开放微流体系统、芯片实验室和微化学反应器领域有所应用。2.将丙二醇添加至水中形成双组份液滴。由于液滴表面蒸发速率的不平衡形成内部表面张力梯度,即Marangoni应力,液滴具备拉动三相接触线往中心靠拢的内部驱动力,消除接触线钉扎现象。探究丙二醇含量对双组份液滴运动的影响,研究双组份液滴形状的自恢复行为。制备可润湿性Ag/Cu形状梯度复合表面,梯形形状梯度提供界面张力梯度作为驱动力。制备梯度角度为6°至12°的形状梯度复合表面,探究形状梯度的梯度角度对双组份液滴运动距离和速度的影响。结果表明:梯度角度越大,液滴运动最大速度越大,但运动距离越短。除此之外,制备双重形状梯度复合表面,利用其轨道能定向运输液滴,设计了甲基橙混合液滴和盐酸混合液滴的显色反应。有效地控制液滴运动和汇聚行为对于设计新型智能表面至关重要,在开放式微流体系统、微化学反应器等有广阔的应用前景。