涂层防护是海洋工程设备中对金属管道进行防腐保护的有效方式之一,对维护海洋工程结构的安全和稳定发挥着不容忽视的作用。目前开发的涂层存在粘结力不足、形变协同性差、自修复性能不够完备等弊端,因此,研究制备方法简单、功能多样化、性价比高的复合涂层是当前的重点和热点。本文以壁虎足为仿生结构,以多元耦合研究方法为理论指导,通过低成本的多次叠涂方式分别设计并制备了γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层和Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层。首先,对仿壁虎纳米复合涂层进行了表征;再经多种加速模拟实验,综合评估了涂层的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能、自修复性能和形变协同性能等;最后,对以上两种涂层的影响因素进行探究。主要研究内容和成果如下:（1）基于壁虎足的微纳尺度和黏附特性,根据形态相似性和功能相似性,确定了仿壁虎纳米复合涂层所用的材料种类和尺度,通过机械共混法制备了γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层和Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征涂层的微观形貌和物相组成。实验结果表明,基体涂料的主特征峰强度发生改变,被完全改性,涂层表面存在多层次微纳米级凸起,具有类壁虎足刚毛-匙突结构,初步验证了仿壁虎理念在涂层领域应用的合理性。（2）开展了各种载荷、不同环境温度、不同紫外线光照时长对γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层的耐摩擦磨损性能、耐蚀性能和耐老化性能影响的实验研究。实验结果表明:当载荷为1500g时,该涂层的耐磨性提高了18.63%;当环境温度为60℃时,涂层的腐蚀失效时间为480h,涂层的缓蚀率可达53.15%;经紫外线照射960h后的综合老化评级为1级。该涂层的平均粘结强度是ALR涂层的3.29倍,即与ALR涂层相比,该涂层具备了强粘附性能,增大了其表面的耐磨性、耐蚀性和耐候性。研究了γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层对钢材弹性区间、屈服强度、抗拉强度等力学参数的影响,研究结果表明该涂层可以明显提高钢材的力学性能,提高设备的安全系数。（3）开展了对Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层的力学性能、疏水性能和自修复性能的实验研究,重点考察涂层的自修复性和形变协同性。实验结果表明:该涂层不管是在拉伸过程中还是在拉伸断裂后,都能够实现与钢基底较好的握裹力,保持与基体良好的形变协同性;涂层在蒸馏水中浸泡120h后的吸水率为7.69%,表现出良好的疏水性;涂层在修复后的划痕平均宽度减少8.45μm,其修复率达13.08%,表明该仿壁虎涂层具备一定的自修复能力。同时,还探究了石墨烯和碳纳米管的添加量对该涂层耐蚀性能的影响,研究结果表明,当涂层中石墨烯和碳纳米管的添加量之比为4:1时,该仿壁虎涂层具有最优的耐蚀性。（4）开展了对γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层和Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层的性能比较实验。实验结果表明:Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层在强酸环境下的耐蚀性比γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层要高一个数量级,Gr-SHNC/ALR多功能型纳米复合涂层的平均粘结强度是γ-Fe2O3-Ti O2/ALR高粘结型纳米复合涂层的平均粘结强度的1.99倍。这些实验结果表明,在涂层材料中石墨烯和碳纳米管的加入可以提高仿壁虎涂层的综合性能。