近年来,由于北极航道对全球航运业具有显著的商业价值,世界各国对北极航道的关注日益加强。我国主要通过利用北极航道中的东北航道,使从沿海诸港起到欧洲各港口的航程大大缩短。这不仅可以降低航行成本,也可以节约能源,更加环保,并且还可以避开海盗高发区,保证航行的安全。但是由于北极圈以内的气象特点,对船舶的结构、材料以及稳定性的要求相对较高,结冰会导致船舶航行不稳定,严重情况下还会损坏船体结构,使得船舶无法正常工作,引发海上事故。因此,对于船舶各部位防结冰、易除冰性能的研究至关重要。本文通过实验的方法,研究船舶常用金属黄铜、6061铝合金和纳米处理结构中常用的具有多孔结构的铝基板(AAO模板)材料表面的疏水性能,探究不同条件下不同金属表面水滴的结冰特性。具体工作如下:首先,对黄铜和6061铝合金的疏水性能进行探究。通过对不同温度下两种材料的表面接触角进行实验测量,发现其表面疏水性均随温度的降低而减弱。通过测量被氧化程度不同时两种材料的表面接触角,可知其表面疏水性均随被氧化程度的增加而增大。其次,重点对水滴结冰的特性及影响因素进行分析。通过观测水滴在黄铜和6061铝合金表面的相变过程,发现水滴的相变过程是从水滴与金属表面接触的界面开始,然后逐渐上移,当此界面移动到水滴顶部时,由于水滴边界比其内部先结冰,水滴会发生变形,在顶端形成凸起结构。并对不同温度下水滴在两种材料表面的相变时间进行测量,实验结果表明,去离子水和海水在金属表面的相变时间均随温度的降低而减小,且海水在金属表面的相变时间比去离子水短。在此基础上,实验研究了金属表面倾斜程度对表面水滴相变时间的影响。实验表明,去离子水和海水在两种金属表面的相变时间均随其倾斜程度的增加而增大,其中,去离子水和海水在黄铜表面的相变时间更易受表面倾斜程度的影响。并且,海水本身对相变时间的影响大于金属表面倾斜程度对相变时间的影响程度。所以,对船舶结冰进行研究时,应着重考虑海水对结冰情况的影响。最后,实验测量了 AAO模板材料表面的疏水性能,并与6061铝合金进行对比分析发现表面粗糙因子的增大对金属表面的疏水性/亲水性有一定的放大作用。并且通过将水滴在AAO模板材料表面的相变时间与6061铝合金进行对比,得出同温度下去离子水在AAO模板材料表面的相变时间更短,结冰速率更快,防覆冰的能力较弱。所以,通过表面处理进行船舶材料防覆冰的方法需重点关注表面的粗糙结构。