粗糙表面作为航天科学技术领域的基础概念，其研究涵盖微观形貌对材料性能的影响机制。在接触力学层面，微凸体的弹塑性接触模型揭示了不同屈服条件下接触载荷与变形量的定量关系；在热辐射特性方面，表面粗糙度直接影响航天器隔热材料的红外偏振探测有效性，实验证实粗糙度与偏振度呈负相关。针对高超声速飞行器，6°攻角尖锥模型的系统性实验揭示了粗糙表面对边界层失稳模态的激发规律。基础理论方面，Wenzel模型和Cassie模型为描述液体在均匀/非均匀粗糙表面的润湿行为提供了框架。

Wenzel模型和Cassie模型构成粗糙表面润湿行为的理论基础。前者描述液体在均匀粗糙表面的浸润状态，通过表面几何形貌放大本征接触角；后者阐释液体在复合粗糙结构中形成气垫层的非浸润现象。这两个模型为航天器表面防冰、防腐蚀涂层的设计提供了理论支撑。

基于微凸体分形特征，建立了包含完全弹性、弹塑性和完全塑性三阶段的接触载荷统计模型。研究表明：当塑性指数（Ψ）小于0.6时，约97%的微凸体处于弹性变形状态；当Ψ超过1时，塑性变形占比超过80%。该模型预测结果与ZMC模型的最大误差不超过12%，特别适用于航天轴承、密封件等精密接触副的力学分析。

碳化硅材料的实验表明：当表面粗糙度Ra从0.05μm增至1.6μm时，长波红外偏振度由0.32下降至0.08。这种退偏振效应源于微面元辐射分量的非相干叠加，导致红外探测信号特征衰减。该发现推动了中国新一代飞船返回舱隔热瓦表面抛光工艺标准的制定。

高斯分布型粗糙金属表面的二次电子发射系数（SEY）呈现非单调变化规律。当入射电子能量为300eV时，Ra=0.2μm表面的SEY峰值比光滑表面降低27%，但Ra=0.5μm时反而升高14%。这一反常现象被归因于粗糙峰谷结构对电子轨迹的复杂调制作用，直接影响航天行波管等真空器件的可靠性。

2025年开展的6°攻角尖锥实验发现：粗糙表面在周向300°方位角处最早激发行进横流不稳定波，其增长率比光滑表面高43%。采用热线风速仪测得的高频二次失稳模态频率带宽达50-120kHz，与表面粗糙度谱的主频段呈现强相关性。

氟硅烷改性纳米二氧化硅涂层通过在铝合金表面构建微纳复合结构，实现154°超疏水特性。该技术使航天器蒙皮在盐雾环境中的腐蚀速率较裸金属提升四个数量级。工艺参数研究表明：喷涂压力0.4MPa、固化温度120℃时，涂层结合强度可达22MPa，满足再入飞行器的热防护要求。