金属表面结冰问题普遍存在，给航空、国防、电力等领域的相关装备带来安全隐患，研发具有抗结冰性能的金属表面具有重要的实用价值和理论意义。现有研究表明，目前的不可控或一级粗糙结构超疏水表面不具有抗结冰性能，而可控阵列结构超疏水表面可在-25℃～-30℃的低温下不发生结冰现象。然而，现有可控微纳复合结构的制备主要以硅片和聚合物为基体，针对金属表面的可控构建技术仍然缺乏;同时，关于疏冰特性的研究目前主要集中在不可控或者一级可控超疏水表面，效果尚不理想。因此，本文结合微米结构图案化和纳米结构氧化法技术，设计了纯铜表面可控微纳复合结构的制备工艺，研究并分析了制得材料的微观形貌、润湿性、抗结霜及抗结冰等性能，并结合经典异相形核理论、Brown凝并及一维传热等理论阐明了此类表面延缓结霜结冰的机理。　　 采用光刻胶阵列模板-氨水溶液浸泡法制得了具有微米圆柱阵列-针状纳米结构复合形貌的样品，经氟硅烷表面改性，水滴在样品表面的静态接触角达152.6°，滚动角为10.8°。通过该制备方法可加工尺寸低至10μm的微米圆柱阵列，阵列均匀性好、图案分辨率高;然而采用无掩膜光刻法制备光刻胶阵列模板时，对样品及设备要求高、工艺繁琐，使得该制备技术成本高、耗时长。此外，模板在镀铜过程中存在明显的“阴影效应”，纳米结构形貌均匀性欠佳。　　 采用ICP硅柱模板法-氨水溶液浸泡法，同样制得了具有微米圆柱阵列-针状纳米结构复合形貌的样品，样品静态接触角高达163.0°、滚动角低至2.1°。该制备手段具有控制精度高、大面积均匀性好的优点;然而采用ICP法制备硅柱模板所耗费的成本高、时间长。另外，该制备技术在后续镀铜过程中仍存在轻微“阴影效应”。　　 采用电火花微加工法分别在铜片表面制备出了矩形、条纹形、四棱锥形的微米阵列，然后采用机械搅拌-混合溶液浸泡法进行纳米结构构建。研究表明，可控微纳复合结构超疏水表面能够延缓结霜、结冰，结合经典异相形核理论、Brown凝并、一维传热及传质理论，阐明了可控微纳复合结构超疏水表面抗结霜、抗结冰的机理。同时，测试了可控微纳复合结构超疏水表面的融霜后润湿性:-5℃融霜时，可控微纳复合结构表面均由Cassie态过渡至Wenzel态，疏水性大幅降低;22℃融霜时，样品表面依然为Cassie态，与结冰前相比疏水性变化较小。将可控微纳复合结构超疏水表面置于-10℃～22℃循环条件测试抗结冰性能，结果表明所制备出的样品具有较好的抗结冰强健性。