本研究报告分为两部分。第一部分是固体表面浸润性的理论研究，第二部分离子通道的分子动力学模拟。　　 浸润是存在于固液界面的一种普遍行为。浸润现象不仅存在于自然界，并与我们的日常生活息息相关。受荷叶表面、水黾腿等启发，科研工作者开发和制备了多种具有低粘附超疏水性质的表面，伴随着浸润性理论的逐步发展。其理论研究的重要分支包含分离压力的求导和界面张力的计算，利用界面张力和界面接触面积计算宏观接触角，研究固液接触的热力学性质，还有涉及疏水力和疏水效应的表面疏水性研究。一直以来，我们在水黾腿的仿生制备和理论分析做了许多工作。水黾腿具有刚毛微阵列并覆盖特殊蜡质，使其不仅具有超疏水的性质，还能够在灵活的水上运动中保持疏水性的稳定。基于前期工作，我们进一步提出了水黾腿上刚毛具有准螺旋的结构，并从实验上和理论上证明了这种准螺旋的结构不仅连通大气压，还具有液滴的导向作用，因而保证腿表面的超疏水稳定性。我们的结果为更好地理解水黾水上运动的物理机制提供了关键的一步，为水上机器人的开发提供帮助。　　 当今化学和生物分析方法的需要促进了纳米科学以及纳流领域的发展。研究人员已经证实了高限制空间里的水分子表现出与水的本体相完全不同的性质。我们使用分子动力学方法调查了在不对称修饰的碳纳米管中水和离子的传输性质。通过两端分别修饰疏水基团和亲水基团，导致沿管轴方向上的电场梯度，由此在平衡条件下碳管两端的水产生了显著的密度差异。同时，我们利用不同管径的碳纳米管设计了锥形纳米孔道模型，在电场作用下观测到了离子整流效应，与锥形孔中实验结果吻合得很好。通过离子分布，水的密度和偶极分析，从分子水平解释了离子整流的机理。这些研究有利于深入探索纳流孔道在仿生通道、海水淡化等领域的应用前景，对制备功能性碳纳米管膜的发展和应用具有重要的理论指导意义。