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结冰是一种普遍存在的自然现象,却容易在许多领域造成安全隐患,也与人们的日常生活密切相关。金属表面在低温环境下结冰的方式主要分为两种:冻雨环境下水滴的结冰和低温高湿环境下的结霜。超疏水表面具有特殊的结构,水滴难以在其表面进行铺展,并且水滴与超疏水表面接触后会进行滑动或者弹跳,很难长时间停留在超疏水表面,因此超疏水表面具有较好的防冰性能。目前常用的超疏水表面制备方法存在一些问题,且现有的许多研究只针对超疏水表面的防结冰或者防结霜一个方面,在超疏水表面防覆冰应用上存在一定不足。本文结合激光加工技术和H2O2水热法在钛合金基底上制备超疏水表面。通过激光在钛合金表面织构可控周期性微结构,再利用H2O2水热法在微结构基础上制备微纳复合结构。分析微结构与微纳复合结构对于表面润湿性的影响,对超疏水表面的防结冰和防结霜性能进行对比分析。本文主要研究工作和成果如下:1、通过激光加工技术在钛合金表面织构柱状与环状微结构,并对微结构表面形貌和润湿性进行表征。通过改变微结构加工参数可知,超疏水表面存在接触面积分数临界值,柱状微结构的接触面积分数临界值要大于环状微结构,水滴在环状微结构表面的Cassie状态更稳定。环状微结构表面接触角达到162.0°。2、结合激光加工和H2O2水热法在钛合金表面制备环状微纳复合结构。通过改变水热反应的氧化时间和加热温度对纳米结构的生长产生影响。对比环状微结构与环状微纳复合结构表面的润湿性,微纳复合结构可以提高样品表面的超疏水性能,增强水滴在表面Cassie状态的稳定性,且纳米结构生长越充分,表面超疏水性能越好。环状微纳复合结构表面接触角达到169.1°。3、测试超疏水表面的防结冰性能和防结霜性能,结合表面结冰与结霜的过程,分析超疏水表面防结冰与防结霜的原理,对比不同超疏水表面的防结冰性能与防结霜性能。与原始样品表面进行对比,超疏水表面能有效提高材料的防结冰性能,环状微结构表面的防结冰性能要强于柱状微结构表面,微纳复合结构表面的防结冰性能要强于单一尺度的微结构表面。水滴在材料表面的结冰时间从97s增加至1068s。超疏水表面的防结霜性能主要体现在晶体生长期和霜层生长期。柱状微结构与环状微结构表面的防结霜性能相近,而环状微纳复合结构样品表面的防结霜性能更好。80分钟内,样品表面结霜质量从87mg减少至59mg。