超疏水表面由于具有极度憎水的特性,使得其在从大气中收集冷凝水、提高滴状冷凝传热甚至抗结冰结霜等领域有着广泛的潜在应用。但很多超疏水表面在冷凝时不能对冷凝液保持稳定的Cassie状态,即只是对外加水滴超疏,对原位形成的冷凝水则不超疏。这严重影响了上述很多应用的商业化。本研究在湿法氧化法蚀刻铜基底,实现纳米结构尺寸可控制备的基础上,构建了一系列不同形貌、不同冷凝行为的超疏水表面。研究了不同湿法化学刻蚀工艺的反应机理；观察、分析了水蒸气在这些超疏水表面上的不同冷凝行为,即在显微视野下,冷凝小水滴在有些超疏水表面上存在快速自迁移现象(简称Cassie冷凝),而在另外一些超疏水表面上则只是持续长大,无自迁移现象(简称Wenzel冷凝)。关联结构和性能,运用Laplace压力概念分析了冷凝自迁移与否的微观机理。使用上述差异化超疏水表面开展了抗结冰(结霜)、从大气中收集冷凝、提高滴状冷凝传热等方面的应用研究。发现Cassie冷凝表面能在一定程度上延迟结冰结霜时间、提高冷凝集水效率、提高冷凝传热效率。其中：在-5℃和-10℃下,Cassie冷凝超疏水表面比未改性铜表面延迟结霜时间354min(-5℃)和37min (-10℃),比Wenzel冷凝超疏水表面亦分别延迟结霜时间302min(-5℃)和29min(-10℃)；超疏水(Cassie冷凝)-疏水图案化表面较未改性铜表面提高大气集水效率70%以上；Cassie冷凝超疏水表面比未改性铜表面在实验传热装置中提高出口温度约7.5℃。