金属及其合金在某些特殊的服役环境下会面临化学或电化学腐蚀、微生物污损、表面结冰等一系列对材料造成损伤而导致其相关性能失效的严重问题,极大地限制金属及其合金材料的应用范围。近年来,超疏水表面因其独特的抗润湿性能被广泛地应用于金属及其合金的防护领域,例如超疏水表面在自清洁、流体减阻、防结冰、防雾、防生物污损、防腐蚀等领域展现出广阔的应用前景,受到了相关领域科研工作者的高度重视。本课题采用低温阳极氧化的方法对铝合金试样进行表面处理得到具有纳米多孔结构的硬质氧化膜层,然后采用真空-压力浸渍的方法将具有较低表面自由能的PFDS/Ti O2疏水改性剂填充进阳极氧化膜层的纳米多孔结构中,成功地制备具有优异的机械耐久性铝合金超疏水表面。本课题对该超疏水表面的延迟结冰、防微生物粘附、耐腐蚀等多重服役性能进行了系统的研究,表征并分析了机械磨损后超疏水膜层的润湿状态及其相应的服役性能,揭示了铝合金表面超疏水膜层的润湿机制及其长效服役性能的相关作用机制。全文的主要研究结论概括如下:（1）对铝合金表面超疏水膜层的制备工艺进行了探索。根据经典的润湿模型Cassie-Baxter模型对阳极氧化膜层中纳米多孔结构的孔径和孔隙率进行预判与计算后得出铝合金超疏水表面所需的最低孔隙率为37%;阳极氧化过程中选用浓度为5wt.%的草酸作为电解液,在60V恒定直流电压下对铝合金进行阳极氧化60min,可获得厚度～50μm的氧化膜层,其平均孔径为～100nm,孔隙率达到～45%;PFDS/Ti O2疏水改性剂中PFDS的最佳添加量为1wt.%,此时疏水表面的静态接触角为～160°,为超疏水状态;在阳极氧化膜的填充过程中,二次真空-压力浸渍工艺下得到的膜层的填充效果为最佳,改性剂的填充最为充分,且膜层整体的结构均一性较好。（2）对铝合金表面超疏水膜层的机械耐久性进行了评估。结果表明,该超疏水膜层的内层维氏硬度最高可以达到400HV以上,膜层的最外层硬度值也在200HV以上,足以满足铝合金的工业应用的服役要求;划痕试验结果显示该膜层可以抵抗载荷为40N时产生的摩擦力,说明该膜层与铝合金基体之间具有很强的结合力。通过测试机械磨损后的膜层表面的静态接触角对超疏水表面的磨损耐受性进行评估,实验结果表明磨损厚度在～10μm之内时,静态接触角保持在150°以上,为超疏水状态;厚度损失为～15μm后,其静态接触角仍大于120°,保持为疏水状态;磨损厚度达到～20μm后,膜层的接触角骤然下降到67°,完全转变为亲水状态。（3）对铝合金表面超疏水膜层的长效服役性能进行了测试与评估。通过观察典型的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在不同样品表面的生长状态,对超疏水表面的防细菌粘附性进行测试,结果表明未经疏水改性的阳极氧化膜表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌无抑制作用,而经过改性的超疏水铝合金表面几乎没有任何粘附细菌和菌落,说明通过在铝合金表面构筑超疏水膜层的方法可以显著地提高其防生物粘附的性能,磨损后膜层表面的细菌实验结果证明了膜层在磨损条件下依然能保持防止细菌粘附的性能,表明超疏水表面防细菌粘附行为的长效性;通过原位监测较低温度和较大湿度下水滴分别在阳极氧化铝合金表面和铝合金超疏水表面的凝固和结冰过程,对其延迟结冰性能进行了评估,实验结果表明阳极氧化铝合金表面的水滴在90s时出现明显的冰花,而铝合金超疏水表面的水滴在241s时才出现明显的冰花,这比阳极氧化铝合金表面冰花的出现延迟了151s,表明铝合金超疏水表面具有显著的延迟结冰的性能。并对磨损后前后超疏水表面的延迟结冰性能进行了对比,结果表明厚度损失10μm后的表面仍然具有延迟结冰性能,证明了超疏水表面延迟结冰行为的长效性;采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱的测试对超疏水膜层的耐腐蚀性能进行了测试,通过对比铝合金试样和疏水改性之后的铝合金试样的测试结果,可以发现超疏水铝合金试样具有较高的自腐蚀电位和较小的腐蚀电流密度,超疏水表面的耐腐蚀性能显著提高,并通过“气垫”理论解释了铝合金超疏水表面的耐腐蚀作用机制。并对磨损后超疏水膜层的耐腐蚀性能进行了测试,与未经改性的阳极氧化铝试样相比,厚度损失15μm后的疏水表面具有较高的自腐蚀电位和较小的腐蚀电流密度,表明了超疏水表面耐腐蚀行为的长效性。