陕西理工大学/中国民用航空飞行学院/上海海事大学：具有优异防冰、耐久性和光学透明度的UV固化仿生涂层户外设备表面结冰会严重影响关键基础设施的正常运行，这包括飞机、输电线路、船舶以及风能或光伏能源系统。传统的除冰方法，如机械刮除、加热或化学除冰，往往伴随着高昂的运营成本和有限的效率。因此，研究人员越来越关注冰核形成与生长的基本机制，旨在开发先进的防冰表面，以主动控制结冰过程并最大限度减少表面冰的积累。

根据不同的防冰机制，已开展了多种类型的防冰表面研究。依据Cassie-Baxter润湿理论，超疏水表面与水滴的接触面积最小，传热系数低，界面缺陷丰富，从而导致冰核生成温度较低，同时延长了冻结的延迟时间，并降低了冰粘附强度。目前，提高超疏水防冰表面在低温下的稳定性和机械耐久性仍是研究的重点。受抗冻蛋白分子结构的启发，仿生离子聚合物可通过静电作用或氢键调节水分子的取向，形成特殊的界面水网络，从而在极低温度下（甚至低至-30°C）抑制冰核形成。然而，随着温度的降低，界面水的润滑作用会逐渐减弱，导致聚合物与冰层之间的冰附着力增加。此外，研究者还基于界面断裂力学设计了防冰表面，包括适用于小规模应用的弹性涂层、适用大面积覆盖的低界面韧性材料，以及注入润滑剂的表面。最近，光热纳米材料的发展为防冰策略带来了新的可能性，这些材料可以与上述表面类型相结合。这些防冰表面在实验室中表现出优异性能，适用于多种环境条件。然而，防冰表面的设计应超越现有方法，需要考虑设备的实际运行环境以及真实条件下冰核形成和生长的实际过程。

实验室与实际应用中冰形成的一个共同特征是冰锋从冻结区向未冻结区运动。在这个过程中，微气泡和溶质等杂质在冻结前沿积聚，从而形成富含缺陷的区域。这一现象在大量研究中被持续观察到，冻结液滴在顶部形成多孔尖端。那么，是否可以通过促进冰的逆向生长，在冰与涂层之间的界面处积累缺陷，从而通过应力集中降低界面的冰粘附强度？研究表明：在减压条件下，液滴成核优先发生在气液界面。其背后的机制可能与该界面增强的蒸发和更有效的散热有关，与固液界面相比，这降低了成核能垒，从而实现了这种独特的冰生长方式。从另一个角度看，设计一种能减少液滴固液界面的热量传递的涂层，阻止固液界面达到冰核形成屏障，似乎是实现冰逆向生长的一种策略。

近期，中国海洋大学陈守刚团队、海洋化工研究院有限公司吴连锋团队成功开发了一种仿生砖泥结构的PDMS防冰涂层，在气流环境中实现冰的自脱落。