大自然各种精妙的特殊润湿性激发了人类的灵感,研究者通过模仿自然制备了一系列具有特殊润湿性的材料,并广泛应用于防水、防结冰、防污染、防腐蚀、油水分离、自清洁、定向微流运输等领域。近年来随着表界面科学技术的发展,特殊润湿性表面的制备从最简单的自然模板法朝着精准设计、功能特殊的方向不断优化,然而特种润湿材料的大规模工业化生产依然受很多因素的限制,例如,高度疏水材料表面不能排斥具有较低表面张力系数的油性污染液体;尽管超疏油材料表面可以排斥低表面能液体,但其材料的微观设计非常复杂,机械稳定性也难以保障性能的实用长效性;油注入的防污材料经过高温、久置以及磨损后注入液体流失严重,且此类表面的设计要考虑到基底材料与润滑油的相容性以及测试液体与对基底润湿的优先性等;光滑表面常常通过接枝低表面能的柔性分子链达到对低表面张力系数的液体的滑动,然而很多接枝处理涉及到复杂的化学过程以及苛刻的反应温度和气氛条件,而且所得光滑表面难以承受长时间的外界化学和物理破坏。此外,聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为一种最常用的无污染低表面能修饰物,其固化却一直受到时间和空间的严重制约;常被用来构造疏水表面的微粒物需经特殊处理至微纳米级才能投入实验;光滑表面对测试液滴具有良好的滑动性,但是不一定具备优异的防涂鸦、抗腐蚀性能。针对上述提出的问题,本论文主要探究了绿色环保、易于大规模生产的高度疏水涂层和光滑表面涂层的制备,同时研究这两种特殊润湿材料的应用特性,包括疏水涂层的防污性与油水分离性以及光滑涂层的优异防污、防涂鸦和抗腐蚀性,具体研究内容如下。1.以马铃薯淀粉颗粒和PDMS为实验原料,淀粉属于可再生资源,相比于其他微纳米颗粒绿色环保,PDMS也属于无毒低表面能修饰物,实验利用便于大规模生产的喷涂工艺初步制得疏水涂层后,紧接着用热风枪实现了涂层的快速固化,克服了传统烘箱热固化受时间和空间限制的问题。所得涂层对甲基蓝水溶液、泥水、可乐和橙汁等日常污染液均具有良好的防污性能;利用涂层所制备的油水分离材料可以快速地分离油水混合物和油包水乳液,经紫外吸收法测得油水混合物和油包水乳液的分离效率均保持在99%以上;此外,涂层具有良好机械稳定性和化学耐久性,经多次循环磨损和弯曲循环测试后Water Contact Angel(WCA)几乎不变,经水、酸、盐等溶液长时间浸泡后涂层仍具有良好的疏水性。2.上述制备的高度疏水涂层仅仅能够防止水性液体的浸渍与污染,对于乙醇、植物油、油墨等低表面张力系数的液体没有防污性,因此我们利用PDMS与聚二甲基氢化硅氧烷(PHMS)的交联制得一种光滑表面,该表面对表面张力系数低的液体具有良好的防污性,这主要得益于光滑表面分布的低表面能硅氧烷聚合物链,这层分子链被基体牢牢地固定在材料表面难以流失,同时,此类分子链具有良好的柔性,能够在一定范围内流动,有利于液体在其表面滑动。实验方法简单可控,不需要特殊气氛与温度条件;所制备的涂层高度透明且有很好的防污和防涂鸦效果,有机试剂、水性染料、油性墨水、水性墨水和粘油等均会顺利地滑离表面,油性记号笔在涂层表面涂鸦不会留下浓重的墨迹。电化学工作站测得有涂层金属相比裸露金属其自腐蚀电流密度降低了2个数量级,表示光滑斥液涂层对于降低金属的腐蚀性效果显著,自腐蚀电位向正方向移动表明被涂层保护的金属耐蚀性提高,Nyquist曲线回路直径显示有涂层的钢片的电阻值远远大于裸钢,说明涂层可以有效阻挡溶液中的离子渗透到钢中,降低钢在腐蚀液中被腐蚀破坏的倾向。此外,制备的涂层稳定性良好,涂层分别经60℃水浴4 h、120℃水浴4h,250℃热处理24 h、液氮冷冻1 h、紫外辐射2 h、太阳光照20天、反复擦拭250个循环等一系列测试后依然保持良好的防污、防涂鸦性能。