多孔陶瓷由于其较高的孔隙率,又具有陶瓷材料独特的优异物理化学性能广泛应用于各种领域,如分离过滤、隔音隔热、催化剂、化学填充、化学传感器与生物医学等;其应用于分离过滤领域,能实现各种介质的精密过滤与物理分离。鉴于此,本文通过氧化铝陶瓷材料,借鉴自然界的荷叶效应,制备了具有特殊浸润性的仿生多孔陶瓷膜,并通过直写自由成型,构筑较为复杂的多孔陶瓷部件;再之通过模具成型制备的仿生膜片,应用于油水分离与抗菌过滤领域。期望引入超浸润理论与传统陶瓷材料相结合的方法能为分离陶瓷膜技术提供一个重要的应用方向。基于直写自由成型的制备要求导向,从粉体表面化学改性设计出发,系统研究分子修饰、粉体设计、材料构筑到仿生应用。粉体分子颗粒的修饰机理是基于Lewis酸碱反应的氢键作用。借助表面活性剂聚乙烯醇的乳化作用,利用乳液辅助模板自组装的方法,构建基于油、水“相分离”的陶瓷浆料微纳体系。结果表明,在不同的p H值下,浆料呈现出不同的响应状态:随着p H值的增加,悬浮液的粘度及液体状态呈现正弦模型分布,并在p H约3～6的区间内能实现乳化发泡,制备为打印浆料;在乳化区间内,随着p H的上升与搅拌时间的增加,浆料粘度呈现正相关变稠,制备的样品平均大孔孔隙大小呈现负相关减小。对于大孔孔隙之间的互联小孔,与表面活性剂的添加量有关。鉴于此,初步建立起了大孔与互联小孔孔隙行为的调控窗口。这种孔隙相对可调且分布相对有序的“相分离”多孔陶瓷结构,孔壁由粉体颗粒紧密堆垛而成的“壳”结构是构成膜体基体轻质高强性能的有力保证,孔隙之间密度较高的互联小孔与大孔共同构成多孔陶瓷的渗透网络基体,其压缩强度可高达120 MPa,而孔隙率达到74.3%。基于上述研究结果,利用低表面能物质聚二甲基硅氧烷修饰膜体表面,制备了仿生大孔陶瓷膜材料,应用于油水分离领域。结果表明,其分离效率达到99.6%以上,且在磨砂磨损试验后均能保持高效的分离性能与良好的接触角值。其表面优异的超疏水性与低粘附性是膜片应用性能的有效保障。量化其使用性能,静态测量得其平均接触角为152.97°,前进角与后退角分别为168.30°与148.02°,动态测量得其平均滑动角为4.50°,当自由落体的液滴以1.414 m/s速度动态撞击时至少反弹5次,而油滴却在2 ms内完全渗透到膜体里面。这些都充分表征了其膜体界面的优异特殊浸润性。基于上述研究结果,利用前驱体的方法沉积氧化锌沉淀层,借助游离态的锌离子实现界面的抗菌功能化,在疏水层的覆盖下,实现抑菌过滤与分离。抑菌环实验表明,制备的膜样品具有抑菌效果。对油水分离也均达到较高的分离效率,特别是在酸碱性液体的分离中,依旧达到99%的分离效率,这些都说明设计的界面具有良好的耐酸碱性。乳液自组装法与浸润性理论相结合,制备仿生多孔氧化铝陶瓷膜材料,可以解决油水分离领域的许多关键问题,如机械稳定性差、耐磨性差、微观特征脆弱、抗油污能力低、可回收性差等。同时也期望,该制备方法能为其他多孔材料的制备与界面仿生设计增加一个有借鉴意义的应用方法论。