● 摘要
冰附着在设备、建筑、交通工具等表面可能造成它们无法正常工作甚至造成灾害。以往的防覆冰表面往往在低温、高湿环境下失效，人们急需新型的防覆冰表面解决这一问题。本研究中，首次通过模仿具有特殊浸润性生物表面，结合微、纳复合结构和表面修饰方法，制备出了在低温、高湿条件下长期具有良好的防止材料表面粘附冰层的表面。 黑麦草叶表面和蝴蝶翅膀表面都具有定向疏离水滴的特殊性能。通过显微观察、系统实验测试和浸润性理论分析，得到制备新型防覆冰表面的理论指导。要使防覆冰表面具备良好的防覆冰性能，不仅需要具备一定的表面粗糙度和低表面能两个基本条件，而且需要使防覆冰表面具备较高的表面空气占有比率，从而保证表面在低温下仍然能够保持Cassie态。 根据对生物样品的研究结果，在常见的不锈钢材料表面加工阶梯状的微米线条结构，并通过水热合成法在这种微米结构上种植ZnO纳米线，最后对表面进行修饰以降低表面能。此外，还通过对微米结构尺寸的对比，对防覆冰表面进行了优化。这样的微纳复合结构表面具有更强的低温疏水和疏冰性能。 这项研究在防覆冰领域具有很大的突破性能创新性，对防覆冰表面的制备起到了巨大的理论和指导意义。