具有形状梯度的超浸润图案化表面可实现流体的自发定向运输,在水雾收集、流体样品输送等领域具有重要应用价值。现有超浸润图案化表面的流体运输区域常为楔形图案,图案宽端宽度随图案长度的增加而不断增大,这种结构特征使流体无法集中沿图案长度方向运输,并使流体运输速度随运输距离的增加而急剧减小。此外,现有超浸润图案化表面还存在加工方法工艺复杂、性能稳定性差等问题。针对上述问题,本文设计了一种适用于流体长距离、高速度自发定向运输的串联楔形图案,通过微纳制造技术与低表面能修饰技术在多种金属基体上加工了超浸润串联楔形图案化表面,研究了液相、气相流体在所加工表面上运输时的内在机理和运输规律,为超浸润图案化表面加工技术的发展、新型流体运输平台的设计及制造提供了理论与技术基础。主要研究内容及结果如下:（1）为解决流体在现有超浸润图案化表面上运输时存在运输距离短、运输速度慢的问题,论文结合周期性微观结构阵列和宏观楔形图案的结构特点,提出了有望实现流体长距离、高速度自发定向运输的超浸润串联楔形图案化表面。建立了水滴在超浸润串联楔形图案化表面的运输模型,分析了水滴在图案化表面上的运输状态,发现当图案化表面上超亲水串联楔形图案的窄宽比值大于或等于临界比值时,水滴可实现连续自发定向运输。通过模拟仿真对比分析了超浸润楔形图案化表面、超浸润串联楔形图案化表面的运输性能,发现当运输距离相同时,超浸润串联楔形图案化表面所需水滴体积更少、对水滴的运输速度更快。（2）为解决现有超浸润图案化表面存在加工方法工艺复杂、性能稳定性差等问题,论文基于氯化钠中性电解液电化学刻蚀、氟硅烷修饰获得的金属基体超疏水表面,研究了利用纳秒激光的高能量局部区域去除低表面能层、二次构建微观结构来加工超亲水区域,进而获得超浸润串联楔形图案化表面,实现了在构建超亲水区域的同时不改变需保留的超疏水区域的疏水性。研究发现,增大激光功率、降低激光频率有利于去除氟硅烷层并构建微米级椭球状结构及孔洞结构,实现超亲水区域的加工。该加工方法具有良好的适用性,能够在多种工程金属材料上加工长效超浸润串联楔形图案化表面。（3）基于超浸润串联楔形图案化表面实现了空气中水滴的自发定向运输,水滴运输时的主要驱动力是拉普拉斯压力,主要阻力是图案连接处对水滴的钉扎阻力、运输过程中的沿程阻力。试验研究了可使水滴连续运输的超亲水串联楔形图案临界比值、可使水滴获得最大运输速度的图案结构参数。分析了预铺水膜对水滴运输的影响规律,发现预铺水膜可降低图案连接处对水滴的钉扎阻力及沿程阻力,使水滴更容易实现连续运输并能提升水滴运输速度。为提升图案化表面对水滴的运输性能,对超亲水串联楔形图案进行图案优化,发现水滴在优化后图案化表面上更容易实现连续运输,且运输速度可提升约9%。（4）基于超浸润串联楔形图案化表面实现了水下油滴的自发定向运输,油滴运输时的主要驱动力是拉普拉斯压力,主要阻力是图案连接处对油滴的钉扎阻力、图案上气泡对油滴的钉扎阻力、运输过程中的沿程阻力、水的阻力。试验研究了可使油滴连续运输的超亲油串联楔形图案临界比值、可使油滴获得最大运输速度的图案结构参数。分析了预铺油膜对油滴运输的影响规律,发现预铺油膜可消除图案上气泡对油滴的钉扎阻力,并降低图案连接处对油滴的钉扎阻力及沿程阻力,使油滴更容易实现连续运输并能提升油滴运输速度。为提升图案化表面对油滴的运输性能,对超亲油串联楔形图案进行图案优化,发现油滴在优化后图案化表面上更容易实现连续运输,且运输速度可提升约22%。（5）基于超浸润串联楔形图案化表面实现了水下气泡的自发定向运输,气泡运输时的主要驱动力是拉普拉斯压力,主要阻力是图案连接处对气泡的钉扎阻力、运输过程中的沿程阻力、水的阻力。试验研究了可使气泡连续运输的超亲气串联楔形图案临界比值、可使气泡获得最大运输速度的图案结构参数。分析了预铺气膜对气泡运输的影响规律,发现预铺气膜可降低图案连接处对气泡的钉扎阻力及沿程阻力,使气泡更容易实现连续运输并能提升气泡运输速度。利用具有直线型、螺旋状超亲气串联楔形图案的图案化表面对水下气泡、水下气体射流进行了运输试验,证明了图案化表面具有良好的运输稳定性。为提升图案化表面对气泡的运输性能,对超亲气串联楔形图案进行图案优化,发现气泡在优化后图案化表面上更容易实现连续运输,且运输速度可提升约13%。