冰在固体表面的附着和堆积会导致交通中断、通信破坏、电力损失和航空、电信、电力、交通等相关设备的损坏。因此,设计和构建具有防结冰性能的表面具有非常重要的意义。大量研究表明,超疏水表面由于其独特的微纳米结构可以截留空气层,进而降低液滴与表面的有效接触面积,因而成为抑制冰的形成、减少冰的积累的最有效的策略之一。但是,超疏水表面通常都表现出较差的稳定性,在外力作用下,超疏水表面的结构会受到严重破坏而使其疏水性下降,进而影响其防结冰性。另外,由于超疏水表面在增强超疏水性和抑制冰核的生长之间仍然存在矛盾,因此,难以制备出在超低温（<-30.0℃）下具有防结冰性能的超疏水表面。针对上述问题,本文基于低表面能SiO₂纳米颗粒制备出具有不同微纳米结构和低表面能的超疏水表面,相对于传统超疏水表面,不仅拥有较好的疏水性和结构稳定性,而且具有优异的防结冰性能。具体研究结果和创新如下:（1）通过微乳液法制备出具有不同粒径（300.0 nm、450.0 nm和600.0 nm）的低表面能花状SiO₂颗粒,并探索了粒径与超疏水、防结冰性能之间的关系。研究结果显示,花状SiO₂颗粒的疏水性能随着粒径的增大呈现出先增大后减小的趋势,而防结冰性能随着粒径的增大而连续下降。当花状SiO₂颗粒的粒径为450.0 nm时,基于花状SiO₂颗粒制备的超疏水表面显示出最佳的超疏水性（163.7°）。然而,基于300.0 nm的花状SiO₂颗粒制备的超疏水表面显现出最佳的防结冰性能,在-25℃下,水滴仍能从表面上迅速滚落,且水滴的结冰时间可以延长至564.0 s。这些结果表明,超疏水表面的防结冰性能与其疏水性能不是成正比关系,且在相似疏水性能下,表面微纳结构越小,防结冰性能越好。（2）首先制得低表面能球形SiO₂纳米粒子分散液,并采用简单的喷涂工艺将该分散液喷涂到预固化的环氧树脂基体表面制备出双层自组装结构的超疏水表面。探索了分散液浓度（1.0 wt%,2.0 wt%,5.0 wt%和10.0 wt%）对超疏水表面的结构和防结冰性能的影响规律,并通过高速摄像机和红外热成像仪对超疏水表面的防结冰性和机理进行了研究。研究结果表明,当分散液浓度为5.0 wt%时,基于纳米粒子组装的超疏水表面显示出较高的疏水性能（173.1°）极低的滚动角（0°）;此外,该超疏水表面还表现出优异的机械耐久性,在50次磨损循环后其接触角仍然在165°以上。同时,该超疏水表面在超低温的环境中（-40℃）仍表现出优异的防结冰性能,其水滴完全冻结的时间可以延长至372.0 s。这种出色的防结冰性能归因于优异的超疏水特性和表面纳米结构。（3）将自制的低表面能SiO₂纳米粒子分散到含有亚微米TiO₂颗粒的氟碳树脂聚合物溶液中,进一步采用喷涂法制备出具有多尺度协同效应的掺杂型超疏水涂层,并探索了SiO₂纳米粒子的掺杂量（0 wt%,15 wt%,20wt%和25wt%）对其表面结构和性能的影响规律。研究结果表明,当SiO₂纳米粒子含量达到20 wt%时,该涂层展现出优异的超疏水性（166.3°）,以及机械和热稳定性,其粘附强度能达到8.9 MPa、冲击强度为71.0kg·cm,且在30次的弯曲循环和50次砂纸磨损循环以及300℃的高温处理下,其疏水性能变化较小。同时,该涂层还表现出优异的防结冰稳定性,在经过55次结冰/融冰循环试验后,涂层仍然可以具有超疏水性（153.6°）和防结冰性能。