特殊浸润性界面在自然界中非常常见，相应的材料在日常生产生活中有着广泛的应用前景，但其在苛刻环境中的应用仍然面临较大的挑战。本论文设计研发了一系列特殊浸润性材料，研究其在苛刻环境中的行为机理，发展了相应的材料体系。本文的主要工作及结论如下：

1) 通过一种动态调控的阳极氧化手段制备出了结构梯度可控的表面，经过修饰后，该表面拥有控制液滴(水和油)运动和粘附行为的能力。在微流体设备，液体传输器件，雾水收集装置以及液体控制生物探测器上具有潜在应用价值。

2) 利用动物毛的中空结构制备了具有超疏水自修复功能的特殊浸润性材料。兔毛不仅拥有特殊的中空阵列结构可以填充大量的低表面能物质(例如全氟化合物)，还由于其较好的柔韧性使所得到的特殊浸润性表面的耐久性较好。实验证明，经过快速填充全氟辛酸的兔毛表面水滴的静态接触角高达160°；经过原子氧辐照等处理后超疏水性可以自我恢复，可以重复多次；升温，减压和加压等手段加速自修复超疏水性的能力。

3) 发展了一种概念性的自润滑光热防冰/除冰材料。该材料特殊结构中填充的润滑油在该表面上形成动态液体保护层，不仅仅使其拥有良好的拒水性而且有效的降低了结成冰层与表面的粘附强度。另外，材料内部均匀分散的Fe₃O₄纳米颗粒在受到近红外光照射之后可以迅速产生大量的热量，该热量可以有效而快速的融冰。

4) 基于Fe₃O₄纳米颗粒光热效应，发展了一种适合多种聚合物快速自修复的方法。该方法可以使多种常见的热塑性聚合物受到伤害(刮擦，断裂以及碎裂)后实现快速自修复；还可以加速基于 D-A反应的热固性材料受损后的自修复。值得一提的是，该方法也可以实现水下的应用涂层材料的损伤修复，因此有望延长实际应用聚合物和水下设备管道上涂层的使用寿命。

5) 本文发展了一种单一组分依靠梯度微结构控制的驱动器，该材料利用各向异性的毛细润湿产生的驱动力快速地发生形变，随后恢复其原来的形状。该驱动过程可以通过光热效应加速，产生的驱动力可以提拉自身重量 12倍的重物，并可用作感知器。