低碳钢是工程技术中应用最为广泛的金属材料之一,常常应用于航空、建筑、汽车等领域,在工业上的重要性不言而喻,每年由于低碳钢的腐蚀,不仅造成了巨大的经济损失,甚至还会带来灾难性的安全问题。在金属基底覆盖保护层是最直接有效的防腐手段,它隔绝外界与金属的直接接触。然而,大部分保护层均难以对基底进行持久的保护,尤其当腐蚀性液体润湿保护层之后,会加速保护层的失效过程。受启发于荷叶表面的超疏水性能,若能够在金属表面构建出超疏水结构,再通过低表面能物质的修饰,则能极大降低液体与保护层的实际接触面积,从而减缓金属腐蚀的发生。目前,科研工作者已将超疏水表面应用于金属防腐并取得了一些成果,但是大部分超疏水表面的构建过程较为复杂,或是存在加工设备昂贵,构建条件苛刻等缺点,难以实现大规模的工业化生产。另外,很多研究者对超疏水防腐的研究浅尝辄止,并未深入分析其防腐机理和长效保护性能以及微观结构与润湿性之间的关系。针对上述这些问题,我们进行了如下研究:利用简易的电沉积方法在低碳钢表面构建出超疏水镍（Ni）镀层,系统考察了电流密度对镀层微观结构及润湿性的影响,明确了微观结构与润湿性之间的关系,深入研究了超疏水镀层的耐蚀性能及长效保护性能,并在此基础揭示了超疏水镀层的防腐机理。结果表明电流密度的大小对镀层微观形貌有着至关重要的影响,并直接影响到镀层的润湿性和耐蚀性,当电流密度为6 A/dm2时,镀层结构呈“海星状”,经过十四酸修饰后,接触角可达152.6±1.1°,且滚动角低至5.5±0.5°,此时镀层自腐蚀电流密度为2.022×10-7A/dm2。此外,该超疏水镀层浸泡在3.5 wt.%Na Cl溶液14天后,仍然能够较好地保护低碳钢基体,显示良好的长效保护性能。利用锌镍合金（Zn-Ni）优于单一镍镀层的耐蚀性这一特性,通过电沉积结合碱刻蚀的方法在低碳钢表面构建出具有多级微纳结构的超疏水Zn-Ni合金镀层,详细分析了刻蚀时间对镀层微观结构及润湿性的影响,探明了镀层微观结构与润湿性及粘附力之间的关系,通过电化学手段分析了镀层耐蚀性能,并结合等效电路模型分析了镀层耐蚀机理,最后,还根据润湿性的不同初步探究了镀层在自清洁及微流体高效传输中的应用。结果表明,在修饰后的粗糙Zn-Ni合金镀层表面,接触角均很大,但是随着刻蚀时间的延长,水滴与镀层之间的粘附力变小,滚动角随之变小,在经过20 min的刻蚀后,该超疏水表面的自腐蚀电流密度为2.748×10-9A/cm2,比单一的超疏水Ni镀层的自腐蚀电流密度低2个数量级。通过电沉积方法结合化学置换法开发出一种半封闭的多孔锌镍钴（Zn-Ni-Co）超疏水表面,并通过热分解法和水热合成法分别制备出一种多孔氧化镍/氧化锌复合（Ni O/Zn O）超疏水表面和超疏水氧化锌（Zn O）纳米棒表面,比较并分析了多孔超疏水表面与具有开放系统的超疏水表面的耐久性能,同时也考察了该新型超疏水表面的耐蚀性能及长效保护性能。结果表明经过置换10 min得到半封闭的多孔锌镍钴（Zn-Ni-Co）超疏水表面不仅显示良好的耐蚀性能,还具有优异的耐磨性能,且金属多孔结构的存在能够使其更好的存储空气,镀层能够更加长久的保持超疏水性能。通过在上述三种具有不同微纳结构的表面沉积铬镀层,实现镀层从单层到多层的可控构建,重点分析了镀铬前后各镀层的润湿性,硬度及机械稳定性和耐蚀性能。结果表明在超疏水Ni镀层表面沉积铬20 s时,镀层能够在几乎保持原有形貌的基础上超疏水性能进一步提高,且镀层的自腐蚀电流密度降低至2.535×10-8A/cm2,与此同时,镀铬镀层显示更加优异的硬度和耐磨性能;在超疏水Zn-Ni合金表面沉积铬时,接触角下降,耐蚀性能也随之下降。但是经过30s铬的沉积后,其硬度比之前要提高约100 HV,且耐磨性能也有较大幅度的提升;而在超疏水Zn-Ni-Co镀层表面沉积铬时,铬优先沉积在多孔结构中,镀层粗糙度下降,同样失去超疏水性能,但是由于铬镀层的存在,其自腐蚀电流密度比之前仍下降了约1个数量级,镀层的硬度及耐磨性能均有不同程度的提高。通过向氟硅烷修饰的Zn-Ni-Co多孔结构表面灌注润滑液制备出了超滑表面,实验结果表明该超滑表面较超疏水Zn-Ni-Co表面具有更加优异的稳定性能和耐蚀性能,此外,该超滑表面经历物理破坏后,能够在较短时间内实现自我修复并持续保护基底。之后,实验又通过在Zn-Ni合金镀层表面制备出多孔磷化膜,同样经过氟硅烷修饰并灌注润滑液,由于超疏水磷化膜表面与润滑液的无缝结合,使得该超滑表面显示极其优异的耐蚀性能,该表面的自腐蚀电流密度低至1.927×10-11A/cm2,即使浸泡在3.5 wt.%Na Cl溶液中6周后,镀层依然显示超滑性能,并且此时该表面的自腐蚀电流密度为1.373×10-10A/cm2,呈现出长久高效的耐蚀性能。本文设计和构建了多种新型超疏水结构,其结果为低碳钢及其他金属的防腐提供了重要的科学依据和理论指导。此外,基于超疏水结构而制备出的超滑表面,也为金属的可持续防腐提供了一定的借鉴。