海洋环境是一种复杂的腐蚀环境,化学、物理和生物等因素对金属腐蚀都会产生相互关联的影响。海洋装备长期处于海洋环境下工作,相关运动系统会不可避免的受到腐蚀与磨损,对海洋设备进行涂层防护是一种经济有效的防护方式。本文受海豚皮肤弹性耐冲蚀性能及竹管壁断面梯度结构启发,设计并制备了一种新型防腐蚀仿生弹性梯度功能表面,以期对海洋设备进行防护。防腐蚀仿生弹性梯度功能表面从外到内依次为抗冲蚀面层、弹性缓冲层、基底连接层三个梯度层次,依据仿生相似学原理,以聚氨酯(polyurethane,简称PU)、双组份室温硫化硅橡胶(the RTV-2 molding silicone rubber,简称RTV-2)为主要材料,开展功能表面不同梯度层次和不同弹性梯度结构的防冲刷腐蚀仿生功能表面的设计及耐冲刷腐蚀性能研究。采用机械共混方法制备具有互穿聚合物网络结构(Interpenetrating polymer network,IPN)的聚氨酯/硅橡胶复合材料;以力学性能、抗冲刷腐蚀性能以及与金属材料的连接性能为研究目标,对复合材料的质量分数进行优化。依据GB/T7757、GB/T 528、GB/T 12830、GB/T 10834等标准,利用橡胶电子拉力试验机对PU、RTV-2以及二者质量分数分别为75%PU+25%RTV-2、50%PU+50%RTV-2、25%PU+75%RTV-2所制得的复合材料进行了力学性能测试,利用自制冲刷试验机对材料的耐冲刷腐蚀试验性能进行探究。实验结果表明:PU具有较好的抗拉伸与剪切等力学性能,且与金属的粘结效果最好,但其弹性模量较高;随着RTV-2的加入,复合材料的弹性模量开始下降,但是材料的力学性能也随之下降。静态海水腐蚀试验与动态冲刷实验表明:PU的吸水性较高,抗冲蚀能力较好,随着RTV-2的加入,复合材料的耐水解性能趋于好转,但是冲刷失重率也逐步增加。经过试验分析,选取75%PU+25%RTV-2质量分数比例制备的复合材料,其互穿聚合结构表现出较好的综合性能,最适合作为防腐蚀仿生弹性梯度功能表面的缓冲中间层。根据不同目的,采用PU、RTV-2和75%PU+25%RTV-2质量分数复合材料,制备了3种具有不同结构的梯度弹性仿生功能表面的设计,以逐层涂铺整体压制硫化的方法进行制备。并对上述功表面的力学性能、耐冲刷腐蚀性能进行试验及电镜观察表征,试验结果表明:PU为面层材料,75%PU+25%RTV-2为缓冲中间层,PU或是RTV-2为基底连接层的仿生功能表面3和2,对比单层PU材料而言,都表现出较好的耐冲刷腐蚀性能;说明,具有梯度弹性结构的仿生功能表面比单层材料而言,更具备耐冲刷腐蚀性能;通过整体压制硫化的防腐蚀仿生弹性梯度功能表面有明显的梯度分层结构,在1000倍电镜下观察不同梯度层粘结紧密,未发生分离。从冲刷腐蚀机理出发对防腐蚀仿生梯度功能表面的防腐蚀机制进行理论分析:功能表面的耐腐蚀机制,主要与功能表面抗冲蚀面层的抗冲蚀磨损能力和整体对流体的顺应性有关,依据典型的流体冲刷理论进行分析,功能表面可以有效的实现对流体的顺应性,达到阻隔流体及固体粒子直接冲刷金属基体、吸收冲击能量的作用。综合对比了PU、RTV-2、PU/RTV-2复合材料、以及3种防腐蚀仿生弹性梯度功能表面的性能,总结发现,功能表面3具有较好的力学性能、抗冲刷腐蚀能力、以及与金属粘结能力等综合优势,是最具有实际应用价值的防腐蚀仿生弹性梯度功能表面的制备方案,与传统涂层相比较好的综合了力学性能、对海水冲刷的顺应吸能作用以及与海洋设备的粘结能力,在一定程度上还具有防止空泡腐蚀的能力,抗冲蚀面层光滑的表面还具有防止海洋生物的附着的功能。