结冰作为一种常见的自然现象,在道路交通、电力通信、航空运输等领域给人们的生产、生活带来了众多不便,甚至威胁着人们的生命安全。目前,采用的传统防除冰方法包括机械除冰、热力融冰及化学试剂除冰等,然而这些技术存在能耗高、污染环境等问题。超疏水材料因其独特的非润湿性能够有效减少水在表面的附着,进而延长结冰时间,因此在防除冰领域中具有较好的应用潜力。不过,尽管超疏水表面具有防结冰功能,但其在恶劣环境中依然会存在结冰现象,因此,如何使超疏水表面获得自动除冰功能将具有十分重要的意义。太阳能作为一种可再生的绿色能源,通过引入光热转换材料可将其转换为热能,从而超疏水表面将被赋予自动除冰能力。鉴于此,本文利用碳基光热转换材料与聚二甲基硅氧烷（PDMS）,通过不同制备工艺构建出三组具有光热转换性能和超疏水性能的双功能表面,其不仅可通过优异的超疏水性实现防结冰功能,还可通过光热转换方式提升表面温度,实现高效、稳定及绿色环保的除冰功能。论文主要研究内容及结论如下:（1）以碳黑作为光热转换材料,通过光刻与模板相结合的方法成功制备出具有柔性的PDMS/碳黑光热超疏水薄膜。通过改变掩膜片设计参数和旋涂工况对该薄膜表面的微阵列结构进行优化,探究了柱间距和柱高对薄膜表面疏水性的影响。实验结果表明,该薄膜表面的接触角可达151.1°,其滚动角低于7.2°,相比无微阵列结构的纯PDMS表面,其结冰时间延长了74.2%。此外,引入碳黑作为光热转换材料,有效提升了薄膜表面的吸光性能,其光吸收率达到88.2%。在1 k W m-2的光照强度下,当碳黑含量为0.20 wt%时,薄膜表面温度提高了50.0℃以上。在单液滴光热除冰实验中,该薄膜的除冰时间缩短了43.1%;在冰层的光热除冰实验中,其除冰时间可缩短28.5%。此外,该薄膜具有良好的柔韧性,提升了实际应用中的可靠性,经过20次弯曲-扭转测试,薄膜依然能很好地维持超疏水状态。（2）以PDMS作为碳黑颗粒连接剂,通过简单喷涂法成功制备了绿色环保的无氟PDMS/碳黑光热超疏水涂层。实验结果显示,引入碳黑作为光热转换材料,当其含量为40 wt%时,该涂层表面的接触角可达154.6°,其滚动角低至5.8°,在250-2500 nm波长范围内,该涂层的光吸收率可达95.6%。在1 k W m-2的光照强度下,该涂层表面温度可以在300 s内提升至81.3℃。在-15℃的低温环境中,该涂层表面上的结冰时间可延长至489 s,约为纯铝表面上的81.5倍。在光热转换的协同作用下,该涂层表面上的冰层可在15 min内完全融化,且其表面温度可提升至5.8℃。此外,该涂层具有良好的稳定性,可有效防止水冲击对涂层表面的破坏,能有效地维持超疏水能力;同时,该涂层表面具有一定的自清洁性,可有效避免沙子、灰尘等污染物的影响,具有稳定的高效光热转换性能。（3）以三维多孔网格结构为骨架,采用碳纳米管（CNTs）作为光热转换材料,构建了一种具有多级结构的CNTs/Si O2@PDMS光热超疏水涂层。其中,多级结构的设计能够有效地提升该涂层表面的超疏水性与吸光性能。实验结果表明,该涂层表面的接触角达到157.0°,其滚动角低至3.2°,液滴碰撞涂层表面可在27ms内发生完全反弹。在250-2500 nm波长范围内,该涂层的光吸收率可升至97.1%。在光照强度为1 k W m-2时,该涂层表面温度可以在300 s内提升至101.9℃;在-20℃的低温环境中,该涂层表面温度可在15 min内升至62.5℃,实现了快速除冰的目的。此外,经历10次结冰/除冰循环测试和20次砂纸摩擦后,该涂层表面仍保持着优异的疏水性能。该论文有图41幅,表7个,参考文献107篇。