超疏水表面的自清洁、保持干燥以及低粘附力等功能特点在生物技术、医学和工程领域具有广泛的应用前景。由于传统表面的超疏水性和机械稳定性不可兼得,成为限制其实际应用的最大障碍。另外,面向应用还需具备化学稳定性、抗射流冲击和抗冷凝失效等性能,这对超疏水表面的真实应用提出了极高的要求。本论文提出不同于传统增强机械稳定性的思路,创造性地将表面的浸润性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度,并提出装甲的概念,用微结构保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损。本论文主要解决了超疏水表面机械稳定性不足这一关键问题,同时因装甲结构的引入,提升了其他综合性能,推动超疏水表面进入实际应用。研究工作简介如下:（1）基于拆分超疏水性和机械稳定性的思路,用微结构作为保护纳米粗糙度的装甲,以提高超疏水表面机械稳定性。结合浸润性理论及机械力学原理分析,得出连续结构、低结构面积分数、大侧壁角度（120?5°）三个装甲结构设计原则,设计出以倒四棱锥微腔阵列为代表的装甲表面。利用光刻、冷/热压等微细加工技术在硅片、陶瓷、金属、玻璃等普适性基底表面成功的制备出了倒三棱锥、倒四棱锥和倒六棱锥微结构装甲,并在微结构中填充纳米二氧化硅材料或喷涂Ultra-Ever Dry涂料,成功的制备出了装甲化超疏水表面。微结构装甲基底的选用具有普适性,且加工技术成熟,可通过卷对板印刷技术大面积制造,为低成本应用奠定了基础。另外,玻璃装甲化超疏水表面保持了较高的光透过率,为该表面应用于自清洁车用自玻璃、太阳能电池盖板、建筑玻璃幕墙创造了必要条件。（2）利用激光扫描共聚焦显微镜的原位成像证明了液滴在磨损后微结构表面的稳定Cassie-Baxter态,填充纳米材料对液滴的稳定悬浮至关重要。通过调节微结构的固-液接触分数,系统地探究了磨损前后表面静态接触角及滚动角的衍变,并建立了理论模型,即无论装甲微结构在磨损前后是否发生浸润性变化,只要结构的固-液接触分数足够低(f ^micro<8%),装甲化表面的超疏水性仍会得以保持。此外,利用液滴粘附力扫描显微镜,直观地测量了微结构装甲表面磨损前后的粘附力变化,并通过粘附力云图进行可视化比较。最后,通过液滴撞击和水流冲击实验,考察了表面的动态浸润性。通过上述静态及动态的浸润性研究,很好地证明了装甲化超疏水表面因其优秀的机械稳定性,保护了内部纳米结构不被磨损从而维持了稳定的Cassie-Baxter态。通过固-液接触分数调控,探究了摩擦磨损影响装甲化超疏水表面浸润性能的机制原理,有效地解决了因表面化学性质改变引起超疏水性退化的难题。（3）通过划痕测试、长效循环摩擦测试、胶带剥离以及ASTM标准磨耗测试,对装甲化超疏水表面的机械强度和耐久性展开了全面的评估,并建立了测试评价模型。通过大量测试实验,将装甲化超疏水表面与传统表面进行了临界失效强度和循环摩擦次数对比,结果表明装甲化表面的机械稳定性已取得质的提升（约两个数量级）。另外,还进行了化学及热稳定性、高速射流冲击以及冷凝失效等实际应用场景所要求的综合性能测试,结果证明装甲化超疏水表面在上述测试中表现优越。本文尝试建立新的超疏水表面性能评估机制,结合常规测试方法,对装甲化超疏水表面进行了全面评价,为超疏水表面的实际应用奠定了基础。（4）利用制备的玻璃装甲化超疏水表面,在集成超强机械稳定性、耐化学腐蚀和热降解、抗高速射流冲击和抗冷凝失效等综合性能的同时,还拥有了高透光率。我们将玻璃装甲化超疏水表面应用于太阳能电池盖板,实现了表面依靠冷凝液滴清除尘埃颗粒的自清洁方式,为少雨地区,提供自清洁太阳能电池的解决方案。玻璃装甲化超疏水表面作为太阳能电池的自洁式盖板,可巧妙地利用雨或雾滴消除粉尘污染,长期维持高光电转换效率,并节省传统清洁过程中必需的淡水资源和劳动力成本。本文创新的设计思路和通用的制造策略展示了装甲化表面非凡的应用潜力,必将推动超疏水表面进入广泛的实际应用。