环氧树脂（ER）是海洋装备（海上风电、海上石油钻探等）防护涂层中应用最为广泛的材料之一,具有质轻、涂覆工艺简单、粘结性能强等优点。海洋装备面临的环境复杂恶劣,需要综合提升ER涂层耐磨与防腐性能以满足服役要求。针对ER涂层耐磨防腐增强研究所面临的关键问题,本课题围绕着填料在ER基体中的分散相容性提升、混杂填料在ER基体中微观作用机理探究以及ER涂层表面疏水性提升等难点展开研究。基于多形态填料协同效应,选取粉煤灰微珠（FACs）与氧化石墨烯（GO）作为填料增强ER涂层的耐磨防腐性能。首先对FACs的粒径进行筛分,优选填料尺寸;然后在表面改性基础上采用溶液混合法合成GO-FACs杂化体,进一步改善填料在ER基体中的分散相容性。分析了杂化体填料的形貌、化学结构,测试了杂化体对ER粘度的影响,结果证明:FACs成功负载到GO片层上,形成了一种新型的三维GO-FACs杂化体结构;相比于GO,三维杂化体填料在ER基体中分散流动性更好,粘度相对更低。基于分子动力学（MD）,利用Materials Studio（MS）软件,构建了 FACs、GO以及杂化体的分子动力学模型,模拟计算了填料之间的相互作用能,结果表明:FACs负载到GO片层后有效降低了填料之间的相互作用能,揭示了杂化体填料分散性改善的微观机理。将杂化体填料添加到ER基体中,制备了杂化体/ER复合材料,并对复合材料的拉伸性能和冲击性能进行了试验表征,结果表明:杂化体/ER复合材料拉伸与冲击性能相比于纯ER和GO/ER复合材料都显著提升;杂化体填料在ER基体中的最佳含量为0.5 wt.%,最佳的分散温度为40℃;断面微观形貌表明杂化体填料在ER基体内分散性与相容性相比于GO均有明显改善,可以稳定充当增强体抵抗外力破坏。为了揭示杂化体/ER复合材料力学性能微观增强机理,利用MS构建了杂化体/ER复合材料的分子动力学模型,并开展了微观力学性能、相互作用能、自由体积等微观性能的模拟计算,结果表明:三维杂化体结构优化了 ER复合材料的微观受力特性;杂化体填料结合了 FACs和GO两种填料的性能优势,在ER基体中的分散性和相容性都有明显提升;杂化体/ER复合材料自由体积最低,证明了杂化体填料提升了ER材料的致密性。确定了 GO-FAC s/ER复合涂层的制备工艺,并对比分析了不同种类填料增强ER复合涂层的耐磨防腐性能,结果表明:相比于纯ER涂层和GO/ER复合涂层,杂化体/ER复合涂层具有更低的摩擦系数和磨损率;磨痕的微观形貌进一步说明,与GO相比,三维杂化体填料在ER基体中的相容性更好;杂化体/ER复合涂层表面的疏水性增加;与纯ER涂层和GO/ER复合涂层相比,杂化体/ER复合涂层具有更好的防腐性能,经过三个月的湿热老化和一个月的盐水浸泡试验后依然显示出对钢板有效的防护作用;水分子在杂化体/ER复合分子动力学模型中的扩散系数降低,表明杂化体填料有效提升了 ER复合涂层对于腐蚀介质的阻隔作用。为了进一步提升GO-FACs/ER复合涂层耐磨防腐性能,提出了基于杂化体/ER复合涂层表面镶嵌FACs的新方法,并对表面镶嵌工艺进行了研究改进。对表面镶嵌FACs的杂化体/ER复合涂层的微观形貌、润湿性能、耐磨损性能以及防腐蚀性能进行试验分析。结果表明:FACs被嵌入到ER涂层表面,构建起具有凸起半球状的微织构;表面镶嵌FACs的杂化体/ER复合涂层疏水性有较大幅度提升,接触角达到137°,并且具有良好的机械耐久性;与杂化体/ER复合涂层相比,表面镶嵌FACs的ER涂层具有更低的摩擦系数与磨损率,防腐蚀性能也有进一步的提升。本研究针对海洋环境下ER涂层待解决问题,制备了三维GO-FACs杂化体结构填料,提升其在ER基体中的分散相容性;基于分子动力学技术从微观层面揭示了混杂填料在ER基体中的作用机理;提出了在ER涂层表面镶嵌FACs的新方法,试验证明表面镶嵌FACs的GO-FACs/ER复合涂层的耐磨损防腐蚀性能得到进一步提升。本论文的研究成果将为海洋装备的防护工作提供新方法和新思路,为新型耐磨防腐涂层的研发提供理论依据。