近年来,众多实验室的研究探索展现出了金属超疏水表面在抵抗微生物附着腐蚀、减少流体阻力、降低流致噪声等方面拥有的优异效果,和其在海工装备等应用领域具有的诱人应用前景。然而,为了实现从科学研究走向工程应用,金属超疏水表面的使用寿命和长期耐久性是亟待解决的关键问题。本文围绕金属超疏水表面的激光刻蚀制备工艺、耐久性影响因素、破坏失效规律与修复机制,开展了较系统的研究,主要内容如下:1.分析了不同粘附性的多肉石莲花叶片与玫瑰花瓣的超疏水表面破坏失效机制。通过红外和紫外纳秒激光的辐照破坏失效实验,结果表明多肉石莲花叶片和玫瑰花瓣只在其植物最表层才具有低润湿性,红外激光的能量略过植物表层转化为了加热内层细胞液的热能,对表面微纳结构和低润湿性能几乎没有影响,其中由于玫瑰表层杂质而引起的微米突起破裂现象导致了局部超疏水特征减弱;而紫外激光的高能光子直接作用在植物外层表皮,轻易去除了表面物质并留下刻痕,在一定面积内暴露的内层物质占比增大时,其超疏水性能会逐步丧失。2.通过对铝、黄铜和不锈钢三种工业常用金属,结合激光图形化扫描刻蚀技术和硬脂酸低表面能化学修饰方法,制备获得了超疏水表面。根据润湿性试验结果,结合表面形貌粗糙度以及激光原理进行分析,确定基于激光刻蚀制备金属超疏水表面的最优参数组合为激光重复频率200 KHz、扫描速度300 mm/s、扫描间距100μm和扫描次数1次。对于硬脂酸与基底结合机理的测试分析结果表明,硬脂酸以一种温和的方式与金属覆盖结合,在其表面留下疏水性碳长链,可以通过碳元素的增减表征低表面能修饰剂的含量变化。3.从微纳结构变化和表面化学组成增减的角度,研究了铝、黄铜和不锈钢超疏水表面的破坏机制,通过多种热力学、化学和机械力学耐久性测试分析,掌握了几种典型工况下(水滴冲击、冷热环境、酸碱溶液、耐盐性、紫外光照射和砂纸摩擦)的基本失效规律。初步探索了金属超疏水表面性能的可修复性,表面微纳结构的破坏会伴随低表面能化学试剂的丢失,采用较弱的激光能量输入对已被破坏的超疏水表面进行修复性扫描,经过处理的试样露出新鲜基底表面,重新获得了大量纳米级飞溅和作为粘合剂的羟基,再次浸泡在硬脂酸中可以降低表面能到破坏失效前一样的水准,修复其超疏水性能。本文的研究成果为金属超疏水表面的破坏机制和耐久性问题提供了技术线索,为工程推广应用打下坚实基础。