固体表面冰的形成会阻碍了很多基础设施，如交通、输电线路、通信设施等的正常运行。因此，防结冰表面的设计和制备引起人们的广泛关注。而冷表面上的冷凝现象难以避免，这些冷凝水的凝固会严重影响现有防结冰材料的应用。一方面，冷凝水的凝固会诱导外来水滴，如冻雨，在接触表面的瞬间凝固;另一方面，表面结构间隙凝固的冷凝水还会极大地增强冰层与表面之间的粘附，使除冰变得更加困难。本论文基于这一研究背景，通过控制表面化学组成和表面微纳米结构，深入研究了冷凝特性对结冰的影响;制备了有效防冷凝的防结冰表面，为防结冰表面的制备和应用提供了基础。主要内容如下:　　 1.研究不同冷凝模式对过冷水成核凝固的影响，制备了具有不同浸润性的ZnO纳米棒阵列膜表面，通过光响应及氟硅烷修饰，使形貌相似的表面具有不同的冷凝模式，系统观察了不同冷凝模式下的冷凝水凝固过程，结果发现:通过膜状冷凝形成的冷凝水滴，结冰温度较高，而且表面上的水滴在毫秒级内几乎同时结冰;而以滴状冷凝模式形成的冷凝水滴，其结冰温度较低且所有水滴都结冰需要的时间比膜状冷凝表面长近两个数量级，达数十秒。　　 2.研究了冷凝水滴在超疏冷凝水表面的合并跳离过程。发现仅有纳米结构的表面在低温、高过饱和度下，冷凝水滴仅发生合并生长而不跳离表面，从而影响表面防结冰性能。当微米孔阵列引入到纳米结构超疏水表面时，可以有效降低冷凝水滴与固体表面之间的固液接触面积，实现低温、高过饱和度下冷凝微水滴从合并生长到合并跳离的转变。通过改变微米孔的尺寸可以调节表面与冷凝微水滴之间的粘附，使得高过饱和度(S=4.66)下，小至10μm以下的冷凝水滴以高达9.05×106 s-1·m-2的频率从表面合并跳离。该表面在-15℃的低温(S=6.97)下，与普通铝表面相比可延缓结霜近1小时。　　 3.研究了纳米颗粒尺寸对成核的影响。将尺寸均匀的SiO2纳米颗粒通过静电作用吸附到硅片表面，通过氟硅烷进一步修饰实现水蒸气在其表面呈滴状冷凝。利用统计学方法研究了颗粒尺寸对过冷水成核的影响。在六种半径小于120 nm的颗粒中，半径约为30 nm、100 nm的颗粒诱导过冷水成核的速率比其他尺寸颗粒高近三个数量级，表明这两种颗粒尺寸更有利于促进过冷水成核。