随着材料科学的发展，利用新方法，新原理，新物性设计和制备新型的界面功能材料正孕育着新的突破。功能界面材料的重要性体现在它的研究与材料学，物理学，化学，力学，生物技术，仿生学等许多前沿科学及高技术紧密结合，具有重要的应用前景和社会效益。而对固体表面修饰、改性、功能化以及微图案化是材料研究领域一个迅速发展的研究方向。本文基于这一研究背景，结合基底的亲疏水性和聚合物的成膜特性，在疏水性基底上制备超薄的图案化聚合物膜;同时，还通过控制表面修饰材料的电性和电荷密度，深入研究了正电荷，负电荷以及电荷密度对于冷凝特性和结冰温度的影响，为防结冰表面的制备和应用提供了基础。主要内容如下:　　1.通过聚合物溶液在三相接触线上的钉扎效应，在修饰有亲水性轮廓线图案的疏水基底上制备图案化的超薄聚合物膜。这种制备方法适用于大多数水溶性聚合物，而聚乙烯醇(PVA)由于其生物相容性及良好的成膜性被选为模型聚合物。实验结果表明，超薄聚合物膜的形貌可以通过控制图案化亲水轮廓线的尺寸精确的控制，在亲水轮廓线尺寸为100μm，60μm和40μm的基底上形成凹陷的图案化超薄聚合物膜，而在轮廓线尺寸为20μm和10μm的基底上形成均匀的图案化超薄聚合物膜。聚合物膜形貌的可控性可以用滑动长度和“咖啡环效应”来解释，当图案尺寸小于一定值时，“咖啡环效应”消失而形成均匀的图案化超薄聚合物膜。这为图案化超薄聚合物膜的制备提供了一种简便的制备方法，并且加深了对“咖啡环效应”的理解。　　2.控制冰成核在许多领域都有重要的应用，例如云的形成，器官保存等，但是控制冰成核目前仍有很大的挑战。我们通过控制超电荷多肽的电性和电荷密度，第一次将超电荷多肽(SUPs)用来调节冰成核。结果表明正电荷SUPs能促进冰成核，而负电荷SUPs起抑制冰成核的作用，并且可以通过调节电荷密度精确的调控冰成核温度。我们提出，正负电荷表面的界面能密度（界面能密度是指在电场中冰核与等体积水的静电能密度差）的差别是电荷表面调节冰成核的主要原因。SUPs的这种调控冰成核的能力是通过SUPs局部电场改变界面水结构，从而改变冰成核能垒来实现的。这有利于我们更加深入的了解冰成核机理，并扩展了调节冰成核的方法。　　3.贻贝分泌的粘附蛋白中含有大量的3，4-二羟基苯丙氨酸(3，4-dihydroxyphenylalanine，DOPA)。研究表明，DOPA中的儿茶酚基团具有很强的金属络合能力。我们利用DOPA的这种金属络合能力，将表面修饰有聚多巴胺的硅片浸入Ag+，Ca2+，Fe3+的盐溶液中，制备金属离子与聚多巴胺络合物修饰的表面。采用程序降温的方法研究了水滴在不同表面上的结冰温度，实验结果表明Ag+与DOPA形成的络合物修饰表面结冰温度最高，Fe3+与DOPA形成的络合物修饰表面结冰温度最低。这表明不同价态的金属离子络合物可以用来调控水滴的结冰温度。