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超疏水表面由于其优异的斥水性，在自清洁抗污、流体减阻、腐蚀防护、机翼防冰、微流体器件、细胞黏附等领域有广阔的应用前景。但脆弱的表面结构大大限制了其使用范围，本文以超疏水涂层的制各为主要入手点，以仿生表面润湿性、界面化学以及微观结构设计为指导，分别通过sol-gel、湿法化学刻蚀、纳米颗粒-高分子复合、滑液注入等方式，制备了一系列具有特殊浸润性的涂层，并研究了其在自清洁、金属防护、防冰等领域的应用。通过对表面微结构、界面化学修饰成份进行定向设计，制备出了具有良好机械稳定性、环境适应性的耐久性超疏水涂层。 在透明超疏水涂层及金属防护研究方面，利用sol-gel法获得了两种界面粗糙度的超疏水涂层，并证明了微米结构不是制备超疏水表面的必备条件。两种超疏水涂层的透光率都比原始玻璃基底要高，可见光范围内透过率达到90％以上。较低粗糙度的涂层具有视觉透明性好、光学透过率相对较低的特点，适用于民用高层自清洁玻璃;较高粗糙度的涂层具有视觉透明性相对较低、但光学透过率较高的特点，适用于工业太阳能电池板。抗腐蚀结果表明，超疏水涂层对金属的防护作用应从腐蚀液体环境和湿度腐蚀环境两方面进行测试。单纯利用电化学工作站、宏观润湿角对超疏水涂层的金属防护能力进行判定是不全面的。 在金属表面超疏水涂层制备及防冰研究方面，利用强酸（盐酸/硝酸）和双氧水对钢材进行协同刻蚀并通过表面氟硅烷接枝后，获得具有接触角高于160°、滚动角小于5°的超疏水涂层。通过调整双氧水和酸的配比，获得超亲水-疏水-超疏水的过渡浸润性变化。表面接枝行为表明，低表面能硅烷类物质有选择的在金属氧化层处接枝。除此之外，涂层还具有优异的抗冰性能:低温水滴冲击过程中，液滴在极短时间弹跳离开表面过程，有效的阻止水滴在金属表面聚集;在低温冷凝环境下，微小冷凝液滴在超疏水涂层上形成过冷水，因此阻止了型核以及结冰。所制备的超疏水涂层还具备优异的稳定性。涂层在400＃砂纸上经过了110cm的剧烈摩擦、胶带剥离、水滴冲击、UV强烈辐照以后，仍然具备优异的超疏水性，表现出良好的应用前景。 还将疏水纳米NiO、SiO2和超高分子聚乙烯(UHMWPE)进行混合、加热熔融后，浇筑在不同基底上，获得UHMWPE基超疏水涂层。其中NiO-SiO2-UHMWPE涂层具有好的机械稳定性。可抵御200#粗砂纸摩擦近10米，并且可承受刀刮、胶带剥离等机械破坏。此外，所制备的涂层还具有较好的可弯折性，可抵御100次以上的剧烈变形。涂层还具备较好的环境稳定性，可以抵御长时间高温高湿侵蚀、紫外辐照以及高低温交变环境。由于超疏水涂层制备过程中经常使用含氟硅烷进行修饰，其对环境有较大的危害，设计了一种可以回收氟化纳米颗粒的方式，回收所制备的涂层仍具备超疏水性。这种超疏水涂层可应用于油水分离中，提出了在油中除水的思路:涂层在油介质中对水滴依然极度排斥，因此水滴在界面上自由运动并汇聚，通过液氮降温后可整体取出，实现油中除水。 在滑液注入式超疏水界面(SLIPS)及抗冰研究方面，通过复合疏水纳米SiO2和PMMA，制备获得了SiO2-PMMA超疏水涂层。并通过注入全氟润滑液，获得了仿生猪笼草效应的SLIPS疏液超滑界面。除了对水、牛奶等水基物质外，对己烷、煤油、柴油等低表面张力的有机溶剂也具有优异的排斥效果。通过研究不同种类液滴在界面上的滑动行为发现，液滴在超滑界面上的滑动速度与液滴其本身的运动粘度成负相关性，具有较小运动粘度的液滴在疏液超滑界面上具有最优的滑动速度。同时，通过向SiO2-UHMWPE超疏水涂层上注入FC-70、煤油、硅油获得三种不同类型的滑面，并系统的研究了在不同湿度、温度条件下滑面的抗冰行为。通过分析发现正是润滑液在水滴表面形成的“润湿脊”有效的防止了结冰，且低温冷凝环境会降低界面防冰能力。