结霜现象普遍存在于热泵空调、冷冻冷藏和航天航空等领域。轻者会造成室内停电，空调制冷、制热失效等故障，重者会引起输电线路倒塌、飞机坠机等事故。因此，防止物体表面结霜（抑霜）是保证设备安全高效运行的重要手段。本文采用静电纺丝法在裸铝试片上构造出七种具有相同化学成分不同微观结构和三种具有相同微观结构不同化学成分的纳微米结构疏水表面，并对样品的表面特性进行了实验表征。搭建了可视化结霜过程实验平台，利用该实验平台对构造的纳微米结构疏水表面结霜过程进行显微观察，研究了表面微观结构和化学组成成分对表面霜晶形成和生长过程的影响，并采用分形维数理论和异质成核原理结合实验结果分析了疏水表面抑霜特性与疏水性能、表面微观结构和表面化学组成成分之间的关系，为抑霜表面的优化设计提供了理论和实验基础。实验结果表明，纳微米结构疏水表面具有良好的抑霜能力，但其抑霜性能并不与表面疏水性能成一致性。在制备的十种纳微米结构疏水表面中，由微米球状颗粒组成的8#试片疏水性能最好，表面接触角（静态）为164.5°，但其初始结霜时间为35min，在实验进行至60min时霜晶已覆盖满表面。而由纳米纤维组成的7#试片疏水性能最差，表面接触角（静态）为139.9°，其初始结霜时间为37min，在实验进行至60min时表面霜晶覆盖率仅为18.2%。进一步研究发现，表面的抑霜性能和疏水性能均与表面的两个决定性因素相关，即表面微观结构和表面化学组成成分，而且由于表面结霜前期的冷凝过程和直接滴加液滴在疏水表面上进行疏水角测试的机理存在本质差别，疏水表面的抑霜性能不能单纯用表面静态接触角来衡量。通过抑霜实验发现，在十种制备的纳微米结构疏水表面中，表面结构为纳米纤维的10#高氟表面的抑霜性能最好，初始结霜时间为66min，在实验进行至120min时表面霜晶覆盖率仅为2.1%；由纳米纤维和微米颗粒组成混合结构的4#低氟表面的抑霜性能最差，在实验进行至15min时就开始结霜，40min时霜晶就铺满了整个表面。利用分形维数理论和异质成核原理对实验结果进行综合分析发现，当表面的分形维数越小（纳米纤维构成的10#试片分形维数为2.409），其表面的形貌越规整，初始液核赖以生存的活性点越少，冷凝液滴数量越少，从而使表面霜晶覆盖率变小；而且纳米纤维结构的表面上液滴临界晶核形成的能障大，使初始霜晶形成的时间延长、生长速度变慢。由此说明疏水表面的抑霜性能随疏水表面的分形维数和组成单元尺度的减小而提高。低表面能物质的添加能使纳微米结构疏水表面的自由能降低，表面冷凝液滴临界晶核形成的能障变大，冷凝液滴成核困难，初始霜晶出现时间延长，霜晶生长速度减慢，从而使高氟纳微结构疏水表面的抑霜性能优于低氟表面的抑霜性能。