赵一鉴，燕则翔，苏建民，吕湘连，何洋

（1.西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室，西安 710072；2.西北工业大学第365 研究所，西安 710065）

飞机、风电设备和输电线路等结冰会影响工作效率，造成财产损失，甚至威胁生命安全。传统的防除冰措施包括热力除冰、机械除冰、化学除冰等，但存在效率低、能耗大以及维护成本高的缺点[1]，机械除冰过程中还可能会对物体表面造成结构破坏[2]。

基于仿生学的发展，科研工作者对自然界中具有疏水/冰特性的动植物进行研究，提出了仿生防冰表面的新型防除冰方法。仿生防冰表面，是指基于自然界生物体表面的特殊润湿现象，以其微观结构和化学组成作为参考，通过光刻、刻蚀、机械加工、电化学、复合材料、多孔注入等多种方法，制备出具有良好疏水/冰性能的防冰表面。其主要包括以荷叶效应为代表的超疏水表面（superhydrophobic surface，SHS）和猪笼草仿生为代表的超润滑表面（slippery liquid-infused porous surface，SLIPS）。仿生防冰表面能够有效地遏制结冰现象，同时兼有低能耗、低污染等优点[3-4]，展现出良好的应用前景，受到防除冰领域研究者们的青睐。

1 仿生超疏水防冰表面

1.1 概念及防冰机理

超疏水表面是指水的静态接触角（contact angle，CA）大于150°，接触角滞后（contact angle hysteresis，CAH）小于10°，具有较低表面能的表面。

目前常见的超疏水表面防冰机理一共3 种。其一是改变水在表面的润湿状态。如图1 所示，表面润湿模型的发展经历了 Young’s 模型、Wenzel 模型和Cassie-Baxter 模型3 个阶段。Young 等[5]认为，液滴在光滑材料表面时，浸润性和材料表面张力有关。但现实中的固-液界面并非理想的光滑表面，而是粗糙表面，Wenzel 等[6]认为液滴在粗糙表面完全浸润，材料表面的浸润性是其化学组成和微观结构共同作用的结果。……