疏水材料是指固体表面与水的静态接触角大于90°的一类材料,具有自清洁、防粘着等特性,广泛应用于国民经济多个领域。尽管已有诸多种类的疏水材料,但其功能较为单一,缺乏极端环境条件下使用的多功能疏水材料。研发具备导电、高硬度、良好热稳定性的多功能疏水材料,不仅具有科学意义,还将具有很大的应用前景。过渡金属硼化物（TMBs）具有高硬度、高热稳定性和优异的导电特性,已在多个领域得到广泛应用。然而,由于其表面能较高,表面改性困难,目前还没有在该体系化合物中发现疏水特性。近年来,通过材料制备手段,在材料表面制备出微纳米共筑的粗糙结构,再辅以低表面能物质修饰表面,可极大增强材料的疏水性能,已成为制备疏水材料的一种新方法。但是TMBs的高熔点导致其制备温度高,传统的模板法（1000℃以上失效）等简单表面形态构筑方法对TMBs已失效。急需研发新的TMBs表面形态构筑方法。此外,因为TMBs不是传统疏水材料,所以对TMBs各晶面的自由能研究较少。为了设计具有低表面能暴露面的TMBs材料,首先需要揭示TMBs各晶面的表面能。本文以过渡金属二硼化物（TMBs:TiB2、ZrB2、HfB2）为研究对象,利用密度泛函理论（DFT）计算TiB2、ZrB2、HfB2各个晶面的表面能指导设计疏水表面结构;利用高温高压方法制备块体材料;通过表面修饰方法制备具有疏水特性的纳米级表面结构。系统研究了高温高压制备不同的温/压条件下样品硬度、导电性、抗氧化性及其表面修饰后的疏水性能,得到如下研究结果:一、在高温高压条件下制备出TiB2、ZrB2和HfB2体材料,得到其物理性质参数。获得了高致密度的TiB2,ZrB2和HfB2样品最优制备条件分别为5 GPa、1600℃条件下,分别保温300 min、30 min和180 min;并测得其力、电学性能参数:TiB2(25.0 GPa、1.21×10-7（?）·m);ZrB2(17.5 GPa、4.87×10-8（?）·m);HfB2(21.5 GPa、1.04×10-7（?）·m)。其中硬度比陶瓷材料Al2O3、硬质合金WC还高;而TiB2、HfB2的电导率与金属铁相当,ZrB2的电导率可与导电性最好的金属Cu相媲美。热重分析实验结果表明,其氧化起始温度分别为466℃,632℃和763℃,抗氧化性优于传统有机物疏水材料。二、密度泛函理论（DFT）计算TiB2、ZrB2、HfB2各个晶面表面能,发现其基面（001）TM,（001）B具有比（100）B,（101）和（110）更高的表面能,（100）TM具有最高的表面能。利用盐酸对高能位点优先腐蚀这一特性,在样品表面形成纳米针状结构。使用TEM表征手段,发现纳米针生长晶向为[001],其上端存在非晶硼组成的帽状物。基于此,推测盐酸腐蚀过程:基面（001）顶部的TM层首先被H+或Cl-破坏掉,之后溶液里的H+或Cl-穿过B原子组成的类硼烯亚基层,腐蚀内部的TM层,内部TM层被破坏后,表面未被腐蚀的类硼烯亚基层,无法维持结构并转变为非晶硼层。非晶硼关闭了类硼烯亚基层中的孔道,当非晶硼层达到一定厚度时,H+或Cl-就很难穿过并继续沿[001]晶向对样品腐蚀,而在（101）、（110）晶面则不会发生这种情况,导致盐酸沿[001]方向,和沿[010]、[110]方向出现腐蚀速率差,使得TMBs表面出现纳米针状结构,并且在这一过程中暴露具有低表面能的（101）、（110）晶面,降低样品表面能。三、通过表面修饰方法,在TMBs中实现了纳米针状表面形态构筑,获得优异的疏水性能。疏水性测试结果表明:TiB2、ZrB2、HfB2的接触角分别为132.0°,116.8°、114.0°。而它们的本征接触角分别为89°,84.8°,84°。经过表面修饰后,TiB2、ZrB2、HfB2实现了从亲水性到疏水性的转变,且疏水性优于其他无机材料（Mg、Al、BN、金刚石等）。其疏水特性来源于TMBs经表面修饰后暴露的较低表面能晶面和在表面形成纳米级的表面结构。本文工作不仅制备出一种新型的多功能疏水材料,还对研发以TMBs为基底的新型功能材料也具有重要意义。