固体表面浸润性主要由表面的几何结构和化学成分共同所决定,仿生超疏水表面因具有特殊的浸润性在日常生活和工业界等诸多领域有着重要的应用价值。近年来,随着单一功能化超疏水表面研究的日臻成熟,超疏水表面性能的多样性,如自清洁性、耐腐蚀性、润湿转换性等,在实际应用中受到广泛的关注。当前,虽然有较多关于超疏水表面的研究,但仍然无法满足人们对多功能性超疏水表面的需求,并且这些表面在恶劣的环境和一定的机械作用下容易造成超疏水性丧失,使其在许多场合的应用受到限制。因此,亟需构建性能持久及多功能性兼备的超疏水表面。本论文采用溶胶凝胶、自组装、电化学沉积、纳米粒子填充等方法在黄铜表面构筑微纳米结构,并结合多种低表面能改性技术,制备了一系列具有良好的化学稳定性和机械持久性的多功能性超疏水复合材料。基于所制备的功能性表面,系统地分析了表面的微观结构和化学成分,探究了表面浸润性的变化规律,建立起了表面的性能与结构、形貌与组成之间的关系。研究并揭示了功能表面在润湿转换、耐腐蚀、自清洁、抗冰雪等方面的作用机理和应用。主要研究内容及结果如下:(1)采用溶胶凝胶法和浸渍提拉工艺,在黄铜基体上制备了 TiO2/聚偏氟乙烯超疏水复合涂层。浸渍液为经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷改性TiO2纳米粒子与聚偏氟乙烯的复合溶胶。研究了涂层的疏水机理、润湿转换规律、稳定性、耐腐蚀性。结果表明,所制备的涂层表面呈现微/纳米双重粗糙结构能捕获大量的空气,其水接触角为160.1°,滚动角5.5°,吸水率7.5%。有趣的是,该涂层表面在UV光和热刺激作用下,快速地实现了超疏水与超亲水之间的可逆转换,机理研究表明这种特殊的刺激响应性是由于涂层中TiO2晶格的构成发生变化所引起。另外,该涂层不仅具有良好的耐候性、耐溶剂性及耐酸碱性,还表现出优异的耐腐蚀性,能有效地保护黄铜基体不被腐蚀液体侵蚀。(2)利用双端含氢聚二甲基硅氧烷和十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷在Karstedt催化剂作用下得到低表面能的氟化聚硅氧烷树脂,并与硬脂酸改性的TiO2粒子共混,采用喷涂工艺,成功制备了 TiO2/氟化聚硅氧烷超疏水复合涂层。研究了涂层的润湿性能、微观形貌以及稳定性。结果表明,当Ti02/氟化聚硅氧烷质量比为7:3,涂层热处理温度为150℃时,制备的涂层出现“荷叶”型的多层次微/纳粗糙结构,其水接触角为162.9°,滞后角4.7°,吸水率7.4%。该涂层在户外放置6个月后表面仍具有良好的超疏水性,而且对不同盐浓度和pH值1～14范围内的水滴均能保持超疏水性能。通过电化学手段对涂层的耐腐蚀能力进行了评测,经极化曲线、交流阻抗与等效电路分析得出,该超疏水涂层的存在,使阴极和阳极的电流都明显减小,腐蚀电位正向移动,有效地阻止了黄铜的阳极溶解过程。其腐蚀速率为1.35×10-3mm/a,腐蚀保护效率高达99.88%,表现出优异的耐腐蚀性能。(3)利用电化学沉积在黄铜基体上获得镀Zn层,经过硬脂酸改性后,形成了超疏水Zn表面。研究了 Zn表面的润湿性变化规律、微观结构以及耐久性。结果表明,该表面具有微纳尺度层状粗糙结构,与水接触角为158.3°,滚动角4.6°,并且通过改变电沉积电流密度和时间能有效地调控表面的粗糙结构和润湿性。另外,该表面在热处理和硬脂酸改性的交替作用下,实现了超疏水与亲水之间的快速可逆转换,完成1次转换仅需13 min。该表面具有良好的化学稳定性,但机械稳定性相对较弱,经砂纸磨损后容易丧失超疏水性。(4)为了进一步获得机械稳定的超疏水Zn表面,利用成熟的电沉积工艺在黄铜基体上构筑微尺度粗糙结构的Zn表面,然后用低表面能纳米颗粒对粗糙空隙进行填充,制备了超稳定的自清洁和超双疏TiO2/Zn复合表面。研究了表面的微观结构、成膜机理以及自清洁性,并采用多种方法详细评价了表面的机械稳定性。结果表明,该表面由共价键相互结合的亚微米复合粗糙结构组成,不仅具有优异的憎水性,而且对腐蚀液体和低表面能的油滴有很好的排斥性。该表面经过手指使劲擦拭、刀片划擦、砂粒和砂纸磨损后,仍然保持较好的超疏水性,这证明了该表面具有优异的机械稳定性。令人振奋的是,该表面在经过50次砂纸磨损循环和油污染后,还能保持优异的自清洁性。(5)提出以特定粗糙结构的砂纸作为填充模板,然后用低表面能的复合物填充粗糙空隙,制备了稳定的TiO2/聚二甲基硅氧烷超疏水砂纸复合表面。研究了表面的润湿性能、微观结构以及稳定性,并探讨表面的防冰雪能力。结果表明,填充不同目数的砂纸得到不同的润湿性表面,微纳米分级结构与低表面能复合物的共同作用使制备的复合表面具有超疏水特性。该表面能排斥30～100℃范围的热水、抵抗污染手指的按压、经受1.37 kPa的水压,甚至可以抵抗反复的胶带剥离和砂纸磨损。另外,该表面经降雪和结冰后仍保持滚动的超双疏性,具有优异的主动防冰雪功能。