在生物样件表面的微观结构和化学元素组成的共同作用下,生物体表面具有了超疏水性质。随着对超疏水表面的深入研究,研究人员发现其可以延迟样件表面结冰。受此启发,我们成功的利用仿生学原理和高速线切割加工方法制备了具有防结冰性能的超疏水表面。在这个过程中,我们主要完成了以下几项工作。通过对比分析荷叶、苇叶、三叶草和美人蕉叶片四种生物样件表面静止液滴在样件表面的接触角和滚动角以及运动液滴在样件表面的接触时间,我们选取了荷叶和三叶草作为制备具有防结冰性能的超疏水表面的生物样本。受三叶草表面的超疏水性的启发,我们在7075Al表面通过高速线切割机床二次放电加工方法制备了粗糙表面。在不经过化学处理的基础上,通过这种方法制备的表面具有超疏水性和防结冰性能。此外,为验证样件表面防结冰性能的耐久性,我们对空白样件表面,化学改性样件表面,和二次放电加工样件表面进行了摩擦磨损实验。液滴在二次放电加工样件表面的摩擦磨损实验前后的结冰时间分别为177s和157s,液滴在空白样件表面的摩擦磨损实验前后的结冰时间分别为110s和108s,液滴在化学改性样件表面的摩擦磨损实验前后的结冰时间分别为173s和130s。相关研究证明利用二次放电加工方法制备的超疏水表面的防结冰性能不仅能够抵抗一定的机械强度,而且能够在室温环境下很长一段时间能保证防结冰性能不丧失,具有时间尺度上的耐久性。我们成功的利用一种环境友好,价格低廉,高效的二次放电加工方法制备了具有耐久的防结冰性能的超疏水表面。根据具有超疏水性的荷叶表面的微观结构,我们利用高速线切割方法制备了具有防结冰性能的超疏水表面结构。冰滴在空白样件和荷叶仿生样件表面的形状为铺展状和球状。荷叶仿生样件表面具有结冰延迟功能,且结冰延迟功能随着液滴的体积的增加而增大。冰滴在空白样件表面和荷叶仿生样件表面的粘附强度分别为587±10KPa和168±8KPa,荷叶仿生样件表面可以减小粘附强度。基于VOF和凝固融化模型,通过Fluent 15.0模拟静止液滴在空白样件表面和不同温度的仿生样件表面的静态结冰过程,结果表明液滴的结冰时间随表面温度的变化规律呈现指数分布。此外,结合实验和模拟两种手段,我们分析了运动液滴撞击水平低温表面的过程,结果表眀,相较于空白样件表面,液滴在荷叶仿生样件表面的铺展直径较小和接触时间较短。从静止液滴和运动液滴两个角度证实了所制备的荷叶仿生样件表面具有防结冰性能。考虑到荷叶仿生样件表面的实际应用,我们基于VOF模型模拟了液滴撞击30°,45°,60°样件表面的过程。倾斜样件表面上液滴的接触时间均小于10ms,且铺展直径更小,进一步强化了样件表面的防结冰性能。仿生荷叶结构具有优良的防结冰性能和超疏水性。在本篇文章中,我们基于荷叶和三叶草两种生物样件表面的微观结构成功制备了具有防结冰性能的超疏水表面。两种仿生结构的制备方法简单,效率较高,且由于不需要进行化学处理,制备方法绿色环保,因而具有很大的推广应用的潜力。