特殊浸润性包括超疏水、超亲水、超疏油和超亲油等特性,可应用于防腐蚀、自清洁、防冰霜、油水分离、药物运输及定向释放和智能可控材料的开发。电沉积法是一种有效制备特殊浸润性膜层的方法,具有操作简便、镀层质量可控、可大面积制备等优点。在金属基体上制备超疏水膜层可有效提高基体的耐腐蚀性,而超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油可赋予材料油水分离性能。因此,超疏水/超亲油膜层不仅可用于防腐蚀,还可应用于油水分离、自清洁等方面,同时亲疏转换膜层的研究可推进智能材料的发展。本论文采用一步法电沉积在阴阳两极镁合金表面同时制得耐腐蚀/磨损的超疏水膜层,测试了膜层的耐腐蚀、自清洁、化学稳定性和耐磨损性,并对油水分离性能进行了初步研究;为了进一步探索超疏水膜层的油水分离能力,在铜网表面制备超疏水膜层,分析其耐腐蚀和油水分离性能;最后为促进一步法电沉积和特殊浸润性的发展,在不锈钢网上构造出亲疏转换膜层,研究了浸润性转变机理及膜层的油水分离特性。(1)用一步法电沉积在阴阳两极镁合金表面同时制备超疏水膜层,改变沉积电压研究电压与膜层表面形貌和浸润性之间的关系,最佳沉积参数下阴阳两极膜层都均匀覆盖着由纳米片组成的微米结节,化学组成为十四酸镁,水滴接触角分别达到最大值154.3°和152.6°,滚动角均低至1°,提出反应机理。动电位极化曲线表明阴阳两极超疏水膜层的腐蚀电流密度相比于镁合金基体均减小了2个数量级,腐蚀电位分别提高了0.132 V和0.108 V。吸油和除油实验循环10次后阴阳极膜层的吸油率仍保持在7.62 g/g和4.65g/g,具有一定油水分离性能。水滴在阴阳极膜层上均呈球形易滚动,将Al2O3、苔藓和泥土作为污染物,水滴滚落时可带走污染物,还原洁净表面,在泥水循环浸泡20次后表面依然清洁干燥,显示良好的自清洁性能。在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡48 h实验后两极超疏水试样的质量保持不变,接触角略有下降,空气静置28周后仍保持超疏水性,膜层具有良好的化学稳定性。刮擦试验表明在1.5 kPa力的作用下两极超疏水表面在砂纸上移动600 mm仍具有超疏水性,增加至700 mm时失去超疏水性能,表明超疏水镁合金具有一定的耐磨损性。(2)为了促进一步法电沉积和超疏水膜层在油水分离方面的应用,用一步法电沉积在铜网上制备超疏水膜层,研究电沉积工艺参数对膜层微观结构和浸润性的影响,最佳沉积参数下网表面均匀覆盖着由纳米片聚集成的微米胞,膜层由十四酸铜组成,接触角达到最大值156.2°,滚动角低至1°。极化曲线显示超疏水膜层将基体的腐蚀电流密度从1.50×10-5 A/cm2减小到4.77×10-9 A/cm2,降低4个数量级,腐蚀电压从-0.177 V提高到-0.141 V。用油水分离装置分析超疏水铜网的油水分离性能,循环利用5次后油水分离效率仍在95%以上,显示良好的油水分离能力和循环使用性能。(3)在上述研究基础上为拓展一步法电沉积和特殊浸润性在智能材料制备方面的应用,用一步法电沉积在不锈钢网上制备了亲疏转换膜层,不需要修饰低表面能物质,方法简单可重复性好。研究沉积液pH值、沉积温度和沉积电压对膜层微观结构和浸润性的影响,最佳沉积工艺参数下网表面有大量颗粒生成,相互聚集成微米级松锥状结构,经过一定保温处理后获得超疏水性,接触角达到155.5°,试样呈砖红色。超疏水试样在450℃下放置3 h后变成超亲水性,接触角为0°,呈黑色,随后用葡萄糖溶液水热处理重新获得超疏水性,接触角为154.8°,亲疏转换膜层的浸润性呈现可逆转变。分析不同处理条件下样品的化学成分,电沉积后的膜层成分为Cu2O,高温处理后的膜层为CuO,经过葡萄糖溶液水热处理后膜层成分变回Cu2O,分析亲疏转换机制。不同处理下的超疏水膜层在空气中放置40周后仍保持较高超疏水性,显示良好的稳定性。用分离装置研究膜层的油水分离性能,超疏水膜层可用于分离重油,如二氯甲烷和四氯化碳等,超亲水膜层则可用于分离轻油,如柴油、汽油、甲苯、苯和润滑油等,所有试样的对油的分离效率均大于95%,显示优良的分离性能。