超疏水材料被广泛应用于抗污、自清洁、防覆冰、抗生物黏着、防腐、降低流阻、液滴转运和水雾收集等领域,故受到科研工作者和工程技术人员的关注。通过研究具有“荷叶效应”或“玫瑰花瓣效应”的天然超疏水表面微观粗糙结构和低表面能化学组成,认为层级差异和微观间隙尺度是调控超疏水表面水粘附行为的关键。当前,高阶层粗糙度、易于控制形貌和组分的微纳多尺度粒子已被用于构筑不同水粘附力超疏水表面,然而,现有制备微纳多尺度粒子的方法大多通过微纳米级结构间的物理吸附或化学键合,存在工艺复杂、依赖疏水性修饰、物理机械性能较低、超疏水耐久性不佳等问题。本课题以研发分层粗糙结构可控的微纳多尺度粒子构筑方法为基础,旨在同时实现结构稳固成形及其低表面能化,在无需后修饰的条件下,制备超疏水材料表面;并通过调控微纳多尺度粒子层级差异和形貌,使由其构成的超疏水表面水粘附行为从高粘附状态变化到低粘附状态。课题研究内容为:将聚合物空心微球作为微型反应器,负载反应单体或纳米颗粒到空心微球中,引发微球内单体聚合并固着微球表面纳米颗粒,以“自下而上”的方式,构筑微纳多尺度粒子;并通过调整其分层粗糙结构形貌,制备水粘附力可控的超疏水表面;以微纳多尺度粒子为结构基元,在相应基材上构建不同水粘附力超疏水表面,并对其不同应用性能展开研究。除此之外,本课题发现参与构筑微纳多尺度粒子的疏水性聚合物纳米颗粒具有特殊的反应原理,在此基础上,制备新型超疏水聚合物块体材料和纤维素薄片材料,并开展相关多功能应用研究。本课题主要研究内容和结论如下所示:（1）基于模板刻蚀法,制备聚合物空心微球。利用溶胶-凝胶工艺制备乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）改性二氧化硅（SiO₂）模板,然后采用分散聚合制备核壳型二氧化硅@聚（苯乙烯-二乙烯苯）[SiO₂@P（S-DVB）]微球,通过氢氧化钠（NaOH）强碱溶液刻蚀VTES改性SiO₂模板,从而得到聚（苯乙烯-二乙烯苯）[P（S-DVB）]空心微球。此外,分别通过调整二乙烯苯（DVB）、偶氮二异丁氰（AIBN）、VTES用量,调控P（S-DVB）空心微球结构形貌,并探究出规整圆球状P（S-DVB）空心微球的制备工艺。基于上述相同的方法,添加反应单体甲基丙烯酸三氟乙酯（TFEMA）到反应过程中,制备聚（苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸三氟乙酯）[P（S-DVB-TFEMA）]空心微球。由于空心微球存在可用于化学转化的微型限域空间,故可将其作为微型反应器,用作构筑微纳多尺度粒子的结构基础。（2）以P（S-DVB-TFEMA）空心微球为微型反应器,利用相似相溶原理,将苯乙烯（St）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDGMA）、AIBN吸收进空心微球内部,得到负载粒子并涂覆于基材表面;通过热引发,使微球腔体中的St与EDGMA发生聚合反应,生成聚（苯乙烯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）[P（S-EDGMA）],并穿过微米结构微球壳层形成纳米级表面冠状突起;制备由微纳双级复合粒子（RPs）形成的微纳双级结构材料表面,其具有超疏水性能和高水粘附力。对RPs组成的微纳双级结构材料表面进行数学分析并构建理论模型,其理论计算结果与实验测试结果相近。根据稳定性测试结果表明,RPs结构稳固并形成具有良好耐久性能的高水粘附力超疏水表面。另外,采用油性荧光染料,通过上述相同的“自下而上”构筑方法,制备具有荧光效应RPs构成的微纳双级结构材料表面,由于其具有高水粘附力超疏水性能,故能在紫外暗箱中进行高可见液滴转运应用。（3）采用双季戊四醇五丙烯酸酯（5Acl）、支化聚乙烯亚胺（BPEI）和十八胺（OTCA）在四氢呋喃中发生的1,4共轭加成反应,生成纳米复合物（NCs）颗粒,通过调整BPEI用量制备不同形貌尺度的NCs纳米颗粒。在搅拌作用下并根据相似相溶原理,将St、EDGMA、AIBN吸收进P（S-DVB-TFEMA）空心微球腔体中,同时沉积NCs纳米颗粒于微球表面;在加热条件下,使腔体内的反应单体发生聚合,生成的P（S-EDGMA）穿过微米结构微球壳层形成纳米级聚合物突起,并固着表面沉积的NCs纳米颗粒;最终,制备微纳多级结构复合粒子（MHPs）。通过改变表面固着的NCs纳米颗粒形貌尺度,调控MHPs分层粗糙结构,控制MHPs构成的超疏水表面润湿性能和水粘附行为。此外,具有适宜尺度NCs纳米颗粒的MHPs可用于制备低水粘附力超疏水棉织物表面,达到仿“荷叶效应”的抗污性能。经高强度循环摩擦后,MHPs构筑的棉织物表面仍具有高静态水接触角,并且构筑颗粒结构完整,展现出良好的耐磨性能和机械稳定性。（4）以P（S-DVB）空心微球为微型反应器,根据相似相溶原理,在搅拌作用下,吸收St、EDGMA、AIBN进入到空心微球内部,将NCs纳米颗粒和纳米级无机颜料沉积于微球表面;热引发后,微球内部单体聚合并穿过其壳层形成P（S-EDGMA）冠状突起,同时固着微米结构微球表面沉积的NCs纳米颗粒和纳米级无机颜料,制备结构层次更复杂的彩色微纳多级结构复合粒子（SLPs）。利用因St和NCs反应产生的黄变与纳米级无机颜料发生混色效应,从而制得不同颜色的SLPs,并具有较好的颜色稳定性。基于热粘合法,将SLPs固着在棉织物表面,制备具有可粘贴背胶的多彩超疏水胶布（SRF）,可直接粘贴在多种基材表面,赋予被粘贴基材优异的自清洁性能和抗水冲击能力。通过循环摩擦、强酸强碱、水浸泡、高温等极端条件处理SRF后,仍可展现出稳定且耐久的低水粘附力超疏水性能。（5）基于参与构筑MHPs和SLPs的NCs纳米颗粒制备原理,探究反应条件及工艺对NCs理化性能的影响,故在此基础上,通过5Acl与BPEI在醇类溶剂中发生凝胶反应,利用OTCA对凝胶体系进行化学修饰,最终制备具有耐久超疏水性的NCs块体。通过调整BPEI用量和反应溶剂种类,调控NCs块体中的堆砌颗粒尺度,制备微观结构可控的超疏水NCs块体。将无机纳米粒子混合进微观结构受控的无水乙醇基NCs凝胶体系中,制备多功能有机/无机杂化超疏水NCs块体,如用于磁操控油水分离的磁性NCs块体、用于摩擦构筑多彩超疏水涂层的彩色NCs粉笔。另外,在正戊醇中制备超疏水NCs弹性体,具有一定的水下贮存空气能力。（6）自然界中存在天然的多氨基化合物,可替代BPEI进行1,4共轭加成反应,故采用壳寡糖（OCS）和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）处理纤维素浆粕,得到黄色氨基化浆粕;通过活性染料对黄色浆粕进行染色,基于混色效应制备彩色纤维素浆粕;加入5Acl和OTCA发生1,4共轭加成反应,在混色氨基化浆粕表面形成分层粗糙结构;挤压-干燥处理后,制备油性笔可书写超疏水彩色纤维素薄片。将亲水性彩色纤维素滤饼覆盖在未干燥超疏水黄色纤维素薄片上,挤压-干燥后,形成具有选择性油水分离效果的含双色表面润湿不对称纤维素薄片。利用壳聚糖（CS）协同APTES对纤维素浆粕进行氨基化处理,通过1,4共轭加成反应和挤压-干燥,制备具有超疏水性和紫外光致发光性能的纤维素薄片,具有较强的荧光强度和突出的抗荧光淬灭性,可应用于耐久性荧光标识。