超疏水表面是指接触角大于150°的表面,具有自清洁、防结冰、防腐蚀等特性。近年来液滴撞击超疏水表面的机理研究引起了广泛关注,针对当前研究现状,本文研究了随机分布粗糙结构超疏水表面的粗糙度参数等因素对液滴动态行为的影响机理,并基于液滴动态行为制备了一种由超疏水摩擦材料组成的摩擦纳米发电机,研究超疏水表面的摩擦电现象。首先使用高速摄像机拍摄液滴撞击在人工制备的随机分布粗糙结构的超疏水表面上的实验照片,分析超疏水表面上液滴的动态行为。然后利用数值方法重构出一系列不同粗糙度和材料本征角的超疏水表面,建立格子玻尔兹曼法仿真模型,调整模型参数使仿真结果与实验结果相对应,通过仿真方法观察并研究粗糙结构等参数对液滴动态行为的影响机理。最后分析液滴撞击超疏水表面动态行为对摩擦纳米发电机发电性能的影响,分别以光滑和经过超疏水处理的聚四氟乙烯为摩擦材料,采用热蒸发和喷涂法等工艺制备摩擦纳米发电机。通过对比两种器件在水滴不同高度和流速条件下的输出情况,研究超疏水表面在提高摩擦纳米发电机发电性能上的应用意义。研究发现,液滴撞击超疏水表面后依次发生铺展、回缩和弹跳过程。粗糙度和润湿性会对液滴的最大铺展因子、接触时间和弹跳能力产生影响:在一定范围内峰度和偏度越大,液滴的最大铺展因子越小;接触时间在峰度为3.0、偏度为0.6左右达到极小值;液滴弹跳能力在峰度为3.0、偏度为0左右时最佳;增加材料本征接触角可以缩小液滴接触时间,提高弹跳高度。对于摩擦纳米发电机来说,液滴的最大铺展因子会影响器件的有效摩擦面积和产生电荷密度,接触时间和弹跳能力会影响器件的接触分离周期,因此根据液滴撞击超疏水表面结论选择最佳粗糙度范围内的超疏水摩擦材料,可以为器件提高发电量和充放电速度。本文通过研究随机分布粗糙结构超疏水表面液滴撞击机理,为超疏水表面制备和开发相关应用提供一定指导,并将超疏水工艺与特性应用于摩擦纳米发电机中,研究其在微能源领域中的应用价值。