流体在界面的铺展普遍存在于自然界和工业界,是应用数学、地球物理学、工程学和生物医学工程等众多领域的研究重点之一。其中,液体表面的流体铺展在许多工程领域和生物过程中具有广泛的应用前景,流体铺展形成的薄膜尺度范围很广泛,涉及大尺度下的天体运动、大陆冰盖动力学、熔岩流动、海上溢油处理和涂层流动,以及小尺度下的液态金属变形、强化处理、表面涂覆、药物输送、泪液流动和表面活性剂替代疗法等。此外,现代新兴的微流体和纳米流体领域也同样需要与流体铺展相关的技术,例如标准微流体工具的制造、人造生物材料的设计等。这些研究引起了相当大的关注,该领域相关的实验分析和数值研究都因此取得了重大进展。本文对流体在液体表面的铺展动力学研究进展进行了详细的描述,并重点介绍了由表面张力梯度引起的Marangoni效应和铺展过程中产生的界面失稳机制。与目前最常见的表面活性剂驱动的铺展研究不同,本文通过研究在液体基底上一种低表面张力液体对另一液体的驱动来理解Marangoni效应在自发驱动体系中的作用,实现对液体驱动的界面铺展和失稳机制的调控。首先建立了以硅油作为驱动溶剂、正十六烷作为受驱动溶剂和水溶液作为基底的复杂三相驱动铺展体系,并对硅油驱动的正十六烷在不同的基底溶液表面的铺展过程进行了观察和研究,探讨了由表面张力梯度引起的Marangoni流动对液体驱动铺展的影响。实验结果表明,在表面张力不同的液体基底上,正十六烷的初始状态不同。当正十六烷初始半径较小时,受驱动后会迅速形成细窄的液柱形轮缘,最后由于Rayleigh-Plateau不稳定性,轮缘破裂形成规则有序的液珠;当正十六烷初始半径较大时,正十六烷液滴首先被驱动形成有一定宽度的轮缘,随后在其内边缘出现指进不稳定。之后通过建立正十六烷铺展半径与铺展时间的标度关系对失稳前的铺展过程进行了分析,同时用不同的稳定性分析模型对正十六烷在受驱动铺展过程中发生RayleighPlateau不稳定和指进不稳定的特征参数进行了理论推导,并将理论分析得到的结果与实验结果进行了对比。本文还对正十六烷受硅油驱动铺展的其他影响因素进行了实验和理论分析。研究表明,此类高度有序的铺展模式主要受硅油滴入后引起的表面张力梯度驱动,同时也会不同程度地受到基底溶液的浓度、驱动溶剂挥发性和粘性,以及环境尺寸约束的影响。研究表明,驱动溶剂硅油的挥发性会降低正十六烷受驱动铺展时铺展半径和时间的标度律,基底溶液的浓度、驱动溶剂硅油的粘性和环境尺寸约束与正十六烷受驱动铺展时铺展半径的最大值呈正相关。