冰在暴露的結構和設備上的粘附和積聚會導致電力、通信、航空航天和道路交通等戶外設備的機械故障和經濟損失，對人類安全構成威脅。超疏水涂層具有優異的拒水性和低的液滴粘附性，能夠在形成冰核之前有效地消除液滴。此外，Cassie液滴中存在的氣囊起到了隔熱作用，防止冰積聚。然而，在低溫、高濕條件下，水蒸氣的凝結和升華在微觀結構內形成Wenzel液滴，而冰分離或凍結/除冰循環過程中產生的機械應力會破壞微納結構，加劇冰的粘附和積聚。因此，提高超疏水防/除冰涂層的疏水穩定性和機械耐久性對于在這種具有挑戰性的環境中的實際應用至關重要。

過飽和水蒸氣在微結構表面成核并生長，導致超疏水性失效。因此，冷凝液滴從超疏水涂層上自分離和快速解吸對防/除冰至關重要。理論上，水分子的氫鍵網絡不太可能穿透小于100nm的疏水間隙。與微結構相比，納米結構促進了更大的液滴變形和抗穿刺性，從而增強了冷凝液滴的自分離。然而，納米結構固有的脆性需要采取策略提高機械耐久性，例如在表面構建剛性互連框架、柱狀和精細微結構腔體。開發雙尺寸微/納結構，并將可釋放的納米級種子封裝在剛性微殼結構中。然而，在低溫、高濕環境中，被動防冰措施的失效可能會導致在過冷表面上形成難以清除的積冰。

在超疏水涂層上保持較低的冰粘附強度，不僅可以最大限度地減少對微觀結構的機械損傷，而且有助于快速有效地除冰。液滴非均相成核的能壘相對較低，導致在固液界面處優先形成冰晶。這些冰晶會與微觀結構機械互鎖，增加冰的粘附強度。自分離通常發生在低壓和低濕度下。在實際應用中，微結構之間的水蒸氣爆炸汽化和冷凝速率的降低會對冰滴的粘附性能產生不利影響。因此，如何在低溫、高濕條件下降低冰在微納結構上的粘附強度，并實現自分離的設計仍然具有挑戰性。

近期，西南交通大學劉艷團隊通過一步噴涂法，成功制備了一種具有被動防冰和主動除冰能力的堅固耐用超疏水光熱涂層。