由于超疏水表面在自清洁、防覆冰、抗腐蚀、流体减阻及油水分离等方面的特殊功能和潜在的应用价值,超疏水材料的制备和应用在基础研究和工业应用领域引起了广泛的关注。近年来超疏水表面的制备方法已取得了巨大进步,但现有方法大多需要特殊的加工设备、复杂的工艺和苛刻的条件,使得大面积超疏水表面制备难以推广。将试验研究转向工业化生产,开发适合工业化超疏水材料的创新技术,拓宽超疏水表面在实际生产领域的应用是一个亟待解决的技术难题。同时超疏水表面材料应用较为单一,在开发新生产工艺的同时,赋予其更多、更优良的性能也是必须解决的问题。因此深入研究超疏水表面的制备方法、简化制备流程、创新制备工艺和提高产品性能,对于深化和拓展这一领域的研究具有十分重要的学术和应用价值。本文以化学沉积、溶液生长及机械加工等方法在镁合金、铜和铝合金等金属基体表面制备出超疏水表面,探究了金属基体表面超疏水制备中的表面润湿性能、防腐蚀、黏度可调等问题,并引入普通机床参与超疏水表面的制备方法,成功利用普通车床和铣床加工制备了超疏水表面,从实验研究和理论分析两方面着手,探索了金属基体表面超疏水制备的问题,拓宽了超疏水研究的范围。主要研究内容和结果如下:(1)建立接触角滞后和表面自由能的表达式。以建立的表达式为基础,探讨接触角滞后和表面自由能与微纳结构参数之间的关系,同时讨论了一级微结构、双层微纳结构对超疏水表面的疏水性能的差异。在复合润湿状态下,其表面自由能较大,接触角滞后较小,液滴易滚动,合理设计固体份数可以实现亲水到疏水或超疏水的转变。在非复合状态下,接触角滞后较大,液滴不容易滚动。Cassie状态和Wenzel状态可能会发生转变,并对转变条件进行了求解和论证,一级微结构的状态下,发生转变的临界粗糙度因子Rf在1.8附近,而在双层微结构的状态下,临界粗糙度因子Rf在1.9-2之间。(2)采用化学沉积法,通过化学沉积镍磷层、沉积纳米银颗粒并结合硬脂酸修饰成功在ZK60镁合金上制备了耐腐蚀的超疏水表面,静态表观接触角高达158.8°。分别对三组试样表面进行润湿性和防腐蚀性测试,各组试样静态表观接触角没有很大的差别。硝酸银溶液处理对静态表观接触角影响较大,随处理时间的变长,静态表观接触角呈现先增大后减小的趋势,经化学沉积镍磷层的超疏水表面的耐腐蚀性能最佳。该方法能够有效提高镁及其合金耐腐蚀性能,解决镁合金在工程应用中容易被腐蚀的问题,扩大其应用范围。(3)采用溶液生长法,通过在锌酸盐溶液中生长高取向ZnO纳米棒阵列,成功在低温下制备了黏性可调的超疏水表面。在35℃下通过化学溶液制备ZnO纳米棒,经低表面能物质修饰后,得到水的静态表观接触角在151.2°至154.9°范围之内,滚动角在5°至88.5°范围内黏性不同的超疏水表面,该表面具有良好的防腐蚀性能。超疏水表面的黏附性主要受微结构的影响,平行液面向上的基体表面微结构呈刺球状,具有微纳米双层结构和较小的固-液接触面积和较低黏附力。而其他三个表面具有较大的固-液接触面积和高黏附力。该方法不需要花费大量的时间,便于操作,反应在常压低温下进行,节约了能耗,非常适合在工业中推广,拓宽了超疏水表面的实际应用。(4)采用车削加工和硬脂酸修饰结合的方法,开发了一种新颖的超疏水制备方法。首先通过在车床C6140上使用60°螺纹刀车对铜棒和铝合金棒的端面进行车削加工,在加工过程中调整主轴转速和进给速度,制备出规则的表面微结构。经低表面能材料修饰后,成功制备出最高静态表观接触角可达155.3°的超疏水表面,所制备的超疏水表面具有优异的耐腐蚀性能。在制备过程中,已加工表面上留下了残留面积,残留面积由刀具几何形状以及切削用量大小来确定。根据需要对微观形貌进行合理设计,选择合理的刀具角度和切削用量,可以实现对微结构和润湿性可控可调。该方法解决了目前制备超疏水表面所产生的表面粗糙结构随机,结构尺寸、形状难控等问题。所用设备是常见的普通车床,制备的表面微结构规则可控,制备工艺简单,制备过程环境友好,生产高效,可实现大面积生产。(5)开发了一种适用各种平面的普通铣床加工方法来制备超疏水表面。采用自制盘形铣刀,在铜表面和铝合金表面制备出形状可控的微结构。铣削加工后材料表面有高度一致性的沟槽状微结构,沟槽的间距大小一致排列整齐。经过低表面能物质修饰后成功制备出超疏水表面,铜表面与水的静态表观接触角可达156°,铝合金表面与水的静态表观接触角可达157.4°。通过调整机床主轴的转速,工作台的进给速度和切削深度,可以实现表面微结构和润湿性能的可控可调。制备的超疏水表面在3.5wt.%的NaCl溶液具有很好的防腐蚀性能,其腐蚀电流密度可以减小2-3个数量级。该方法适用面更广,更适合工业化应用。