润湿性是固体表面的重要性质之一。近年来,受到自然界超疏水现象的启发,研究人员合成了诸多具有超疏水表面的仿生材料,并广泛应用于表面自清洁、油水分离、管道运输减阻、金属防腐以及防覆冰等领域。一般制备超疏水表面的方法是在粗糙表面上修饰低表面自由能的物质或在低表面自由能物质上增加粗糙结构,其原料多为含氟和/或硅烷基等疏水基团的高分子材料,工艺繁琐、稳定性差、原料价格高等缺点限制了超疏水材料的大规模生产及应用。因此,对超疏水材料的结构与性能进行深入研究,选择合适的原料与制备方法,可控合成廉价易得、绿色环保、可规模化生产的高性能超疏水材料显得尤为重要。本文以金属氯化物和无氟无硅的苯并噁嗪单体为原料,采取一步原位固化法合成了具有超疏水表面的超低密度金属-聚苯并噁嗪多功能微纳米球（M-PBZs）,并对M-PBZs的结构和性能进行了表征。研究了金属离子类型、苯并噁嗪单体结构、相分离剂用量及固化时间对M-PBZs形貌、结构、密度及表面疏水性的影响;探索了M-PBZs的可控合成反应机理及构建疏水表面的一般方法;分析了M-PBZs的机械稳定性、热稳定性和化学稳定性;考察了M-PBZs材料应用于自洁净、原位吸油、油水分离、保温隔热等方面的性能。研究结果表明:M-PBZs材料是表面布满纳米微突的直径为70-500 nm的微粒构成的类珊瑚状弹性三维聚集体,其表面水接触角大于150°,油接触角小于1°,水滚动角小于5°,最小堆密度仅为38 mg·cm-3。其合成反应机理为金属离子诱导苯并噁嗪单体定向排列,相分离剂促使金属-苯并噁嗪类胶束结构微观相分离,苯并噁嗪单体在反相悬浮固化过程中发生层层自组装聚合。通过调整金属离子类型、苯并噁嗪结构、相分离剂用量及固化时间合成不同形貌、表面组成和结构的M-PBZs材料,进而探明了合成条件、组成结构与材料性能的关系。一步原位固化法合成的M-PBZs材料具有更高稳定性,可应用于高温、高压、高腐蚀性的恶劣环境中。M-PBZs材料具有良好的自洁净性能,速度快、容量大的原位吸油性能,分离效果好、通量大的油水分离性能,环保、阻燃、防水的保温性能,是一种廉价易得、便于规模化生产、稳定性良好、可重复使用的新型多功能材料。M-PBZs材料的大规模生产及应用可以有效节能减排、防治环境污染。