当材料表面与水之间的接触角大于150°、滚动角小于5°时,这种表面称之为超疏水表面。超疏水表面因其独特的润湿性而具备一些优异的表面特性,如自清洁性、防覆冰性、耐腐蚀性、抗污性、水下减阻性等,使之在建材、船舶、电力、航运、医疗等诸多领域有极好的应用优势。在人工超疏水表面的构筑中,实现目标表面的低表面能和在目标表面构筑精巧微纳复合结构是实现超疏水表面的两大关键因素。目前超疏水材料的制备仍停留在实验室研发阶段,要实现广泛工业化应用还需解决超疏水表面稳定性差、耐候性差,表面微纳结构易被破坏,制备工艺复杂和成本高昂等一系列问题。针对上述问题,本论文通过对材料表面的微纳复合结构构筑和功能化设计制备了一系列的稳定超疏水表面,系统的研究了不同尺寸、形貌的微纳填充物对表面微纳结构稳定性及耐久性的影响,并对超疏水表面进行抗菌、耐火等功能化设计,实现了超疏水表面的多功能化集成。本论文主要包括以下几个部分:(1)绪论;着重介绍超疏水表面的概念和基本理论,总结目前超疏水表面常用的构筑方法和存在的问题,以及概述本课题的研究意义和研究内容。(2)多级微纳结构超疏水液态喷膜;本章节主要描述设计和制备一种固化后可具有高耐磨性的“液态玻璃”喷膜。通过在喷膜中加入不同种类、比例、尺寸、形貌的微纳米级填充物,研究了这些微纳填充物对最终所得超疏水表面机械稳定性和超疏水特性的影响。通过条件优化,本研究所制备的超疏水表面静态接触角可达到162°,滚动角小于2°;采用400目的砂纸在20 KPa的压力下对表面进行机械磨损150次后,表面对水的接触角和滚动角仍可达153°和3°;该涂层在p H=1和p H=14的强酸强碱环境、300小时盐雾环境、-30℃低温环境及180℃高温环境下均能长时间保持超疏水特性。(3)耐磨超疏水抗菌多功能涂层的制备及研究;本章报道在天然菱沸石分子筛表面原位生成纳米级银颗粒而得到的具有广谱抗菌效果的纳米银分子筛颗粒(Zeolite-Ag),并以其作为微米填充物制备得到兼具杀菌效果的超疏水表面。通过纳米银分子筛的加入,不仅能进一步提高表面疏水的稳定性,且能使超疏水表面具有抗菌性。采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行超疏水表面抗菌测试,其抑菌率可以达到95%以上。(4)超疏水多功能布料的设计与制备;本章描述以普通军用布料为基底开发的一种具有超疏水、耐火、抗菌多功能军用布料。该布料基于浸渍法和自组装法,通过层层自组装策略在布料纤维表面覆盖多层具有不同功能的涂层,并通过选取具有不同带电特性和功能的高聚物和功能化纳米粉体,使得不同层间紧密耦合,并实现高聚物层和微纳颗粒层的功能化集成。水对此多功能布料的接触角和滚动角可达156°和3°;由此制备的多功能布料经过150次400目砂纸打磨,超疏水特性仍得以保持,表现出极好的机械稳定性;此布料在明火下有明显的阻燃效果;采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行超疏水表面抗菌测试,其抑菌率分别可以达到99%和95%以上。对本研究所制备的微纳结构超疏水表面进行了自清洁、防覆冰、耐腐蚀等工业应用级的测试,均表现出良好特性。本研究中所采用的喷涂法、浸渍法不仅工艺简单高效,而且所用原料成本低廉,有望实现大规模工业化生产,实现在相关领域的广泛应用,同时可为新型多功能复合材料的设计与制造提供了新的思路。