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表面润湿性是指液体在固体材料表面的铺展能力，是固体材料的一项固有物理属性。表面润湿性的大小和其表面化学组成以及表面结构具有密切的关系。在过去的几十年中，人们为了测得不同固体的表面张力，对表面润湿性和表面化学组成的关系进行了比较系统的研究，掌握了绝大多数化学基团的亲，疏水性。但是，对于表面润湿性和表面结构的关系目前还没有得到系统研究。人们认识到各种尺寸结构可以对表面润湿性起到增强的效果，但是仍有很多基本问题没有得到研究。如：不同尺寸的微结构对固体表面润湿性的影响呈现何种规律；液体自身表面张力对于表面浸润现象有何种影响等多个问题还没有得到完整的研究。此外表面润湿性和表面化学组成以及表面结构之间的系统关系至今仍没有得到研究。
本论文首先研究表面润湿性和表面结构以及表面组成三者之间的关系，得出不同尺寸的微结构对固体表面润湿性的影响规律，研究出液体自身表面张力在浸润现象中所起的作用，并通过对二维的化学组成/表面形貌聚苯乙烯梯度表面进行润湿性变化研究，得出增加粗糙度不仅可以增强表面润湿性，同时也可以使得梯度率和梯度范围增加，以及对于实现润湿现象由Cassie模型到Wenzel模型的突变，通过改变表面化学组成要比改变表面微结构敏感的多等重要结论。
基于研究表面润湿性和表面结构以及表面组成三者之间的关系基础上，笔者希望能制得严格意义上的水滴自输送润湿性梯度表面，即在无需任何外力作用下，无论处于水平还是倾斜，水滴都可以保持较高的速度完成一定距离的水平自输送或爬坡自输送过程。首先从形貌梯度着手，通过实验以及理论分析得出：形貌梯度表面无法实现水滴自输送这一重要的结论。因此，本文避免引入粗糙度，制备了较光滑的形状梯度云母/石蜡以及云母/低密度聚乙烯复合表面。这些复合表面可以完美的实现水滴自输送过程。例如：在水平方向的云母/石蜡复合表面上，水滴会以高达约10 cm/s的速度自输送17 mm距离。而且令人吃惊的是，即使当这些复合表面处于25°角的倾斜条件下，水滴仍然能以高达3.8 cm/s的速度实现“自爬坡”输送。通过观察分析此自输送过程，笔者可以得到如下结论：
1.无需任何外力，水滴可以在形状梯度复合表面上实现自输送，且自输送过程包括三个阶段：扩散阶段；延伸阶段；以及收缩阶段。
2.对于不同形状的复合表面，如梯形，三角形，长方形，以及半月板形复合表面，在完成水滴自输送过程中，无论是自输送速度，还是自输送距离，形状梯度复合表面(梯形)都是最好的。
3.水滴可以在形状梯度复合表面上实现自输送的原因有三个：复合表面两种材料的润湿性的巨大差异，传输区的空间限制，以及固体表面的低迟滞角。
4.水滴自输送速度受材料迟滞角，梯度角(a)，以及水滴体积的影响：
1).固体表面迟滞角越小，扩散阶段速率越大，自输送速率越大。
2).梯度角越大，延伸速率越大，自输送速率越大。但自输送距离变短。
3).水滴尺寸越大，自输送速度越小。在水平方向上，即使水滴尺寸大于50μl/滴时，均可实现自输送，但在倾角为25°条件下，当水滴尺寸大于15μl/滴时，由于重力的增加，水滴将不能再倾角为25°的复合表面上实现“自爬坡”输送。