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自然界的选择性润湿表面(超疏水/亲水)启发了人类从微米到纳米尺度来开发具有良好应用前景的材料、加工方法和器件。众所周知,一些植物的叶子(如荷叶)因其具有多级粗糙表面被赋予了超疏水性和自清洁功能。具有高接触角和低滞后角(超疏水性)的自清洁表面同时还对液体表现出了低粘附力和减阻性能。与此同时,通过采用具有低表面能的非极性材料和相应的后处理工艺可以获得具有多级粗糙结构的纤维膜材料,并赋予其疏水-亲油和亲水-疏油性能,这些特性都恰恰满足油水分离系统对膜材料的要求。在过去的几年中,不断增加的工业油污废水和众多的漏油事故使人们意识到了高效油水分离的重要的性,尤其是对微米和纳米油水乳液的分离。本文首先阐述了微米、纳米和多级结构超疏水膜的研究背景、制备过程参数和粗糙表面润湿模型。其次,全面分析和总结了利用静电纺丝技术构筑微米和纳米粗糙表面的研究背景、工艺过程和加工参数。该论文的主要内容是如下：1)首次利用一种新型的含氟聚苯并噁嗪(PBZ)在玻璃表面构筑超疏水薄膜。通过Mannich反应一步法合成了2,2-双(3-氟苯基-3,4二氢-1,3苯并噁嗪基)六氟丙烷(BAF-fa)。通过简单的一步喷涂法并在220℃温度下固化1h可以在玻璃表面形成薄膜。通过二氧化硅粒子(SiO2NP)改性处理可以使P(BAF-fa)膜由疏水转变成超疏水,这样可以将低表面自由能和粗糙表面有机结合。这种方法制备的复合膜的接触角为163°,同时具有制备工艺简单和成本低廉优点。所制备的超疏水膜不仅对中性水具有超疏水性,而且对pH不同的水也表现出了良好的疏水性。此外,所制备的超疏水纤维膜在不同温度中的水和乙醇中具有良好的耐久性。这一研究为制备具有高耐久性的超疏水表面的提供了一种可行方法,从而拓宽了PBZ在超强防水领域中的应用。2)为了研究粗糙结构对附着力的影响,本文通过原位聚合一种新型含脂肪链的F-PBZ和掺杂SiO2NP制备了对水滴具有良好附着力和双固定作用的超疏水性薄膜。通过F-PBZ/SiO2NP的修饰,所获得的复合膜对玻璃基材表现出了很好的附着力,静止时对水的接触角可达150°,非静止时对水的接触角可达165°。表面形貌测试表明,复合膜的润湿性可通过调节表面组成以及多级粗糙结构来得以控制。通过研究静态接触角,接触角滞后现象,液滴蒸发和空隙形成的可能性探讨了微/纳米尺度结构和纳米级空隙的关键作用。所获得的膜对玻璃基材表现出了高的附着力,而且对腐蚀性水滴表现了良好的耐久性,还说明了可将该材料应用于微液滴输运过程的前景,这些都有利于大规模和多功能化超疏水薄膜的制备。3)通过一种新颖和可控的制备技术将原位交联的聚乙二酸乙二醇酯纤维膜作为聚丙烯腈/聚乙二醇(PAN/PEG)纤维膜的支撑层,该复合纳米纤维膜(x-PEGDA@PG NF)表现出了良好的超亲水性和疏油性,这使其在重力驱动油/水乳液分离和水包油微乳液分离过程中可发挥重要作用。这种新型膜材料具有良好的机械强度可达14MPa,平均孔径在1.5-2.6微米范围内,纯水通量可达10975Lm-2h-1,同时具有很高的分离效率(滤液中的油含量为26ppm)该膜设计。此外,该膜还可连续分离10L油/水混合物且保持通量不变,并具有长期使用的抗污性能。上述这些性能都使该复合膜在工业含油污水处理、生活废水、原油处理等领域表现出了广阔的应用价值。4)为了应对环境的挑战,亟需一种可以用于重力驱动油水分离的超疏水和超亲油的纳米纤维膜材料。本文通过将静电纺PAN纳米纤维层沉积在掺杂有SiO2NP的原位聚合的F-PBZ功能层,构筑了一种新颖的油/水分离复合膜。F-PBZ和SiO2NP的掺杂,PAN纳米纤维层被赋予了很好的超疏水性(水的接触角可达161°)和良好的超亲油性(0°)。该复合膜还具有良好的热稳定性(350°)和拒热水性能(80°)。更为重要的是,该膜材料在重力驱动作用下还表现出了高效油/水分离性能(3000Lm-2h-1),这使其在油污染水处理和浮油清除等方面具有很高的应用价值,同时为F-PBZ功能化纳米纤维膜的设计和制备提供了一种新思路。本文通过调控新型低表面能材料的结构,结合纳米尺度粗糙结构制备了一系列具有自清洁性能的膜材料,还通过对选择性润湿膜(低和高能量材料)的表面修饰获得了可用于高通量高效分离油/水混合液的纳米纤维膜材料。与传统非织造和聚合物膜材料相比,本文所获得的膜材料在油/水分离系统中更具实际使用性能。