冰在暴露的结构和设备上的粘附和积聚会导致电力、通信、航空航天和道路交通等户外设备的机械故障和经济损失，对人类安全构成威胁。超疏水涂层具有优异的拒水性和低的液滴粘附性，能够在形成冰核之前有效地消除液滴。此外，Cassie液滴中存在的气囊起到了隔热作用，防止冰积聚。然而，在低温、高湿条件下，水蒸气的凝结和升华在微观结构内形成Wenzel液滴，而冰分离或冻结/除冰循环过程中产生的机械应力会破坏微纳结构，加剧冰的粘附和积聚。因此，提高超疏水防/除冰涂层的疏水稳定性和机械耐久性对于在这种具有挑战性的环境中的实际应用至关重要。

过饱和水蒸气在微结构表面成核并生长，导致超疏水性失效。因此，冷凝液滴从超疏水涂层上自分离和快速解吸对防/除冰至关重要。理论上，水分子的氢键网络不太可能穿透小于100nm的疏水间隙。与微结构相比，纳米结构促进了更大的液滴变形和抗穿刺性，从而增强了冷凝液滴的自分离。然而，纳米结构固有的脆性需要采取策略提高机械耐久性，例如在表面构建刚性互连框架、柱状和精细微结构腔体。开发双尺寸微/纳结构，并将可释放的纳米级种子封装在刚性微壳结构中。然而，在低温、高湿环境中，被动防冰措施的失效可能会导致在过冷表面上形成难以清除的积冰。

在超疏水涂层上保持较低的冰粘附强度，不仅可以最大限度地减少对微观结构的机械损伤，而且有助于快速有效地除冰。液滴非均相成核的能垒相对较低，导致在固液界面处优先形成冰晶。这些冰晶会与微观结构机械互锁，增加冰的粘附强度。自分离通常发生在低压和低湿度下。在实际应用中，微结构之间的水蒸气爆炸汽化和冷凝速率的降低会对冰滴的粘附性能产生不利影响。因此，如何在低温、高湿条件下降低冰在微纳结构上的粘附强度，并实现自分离的设计仍然具有挑战性。

近期，西南交通大学刘艳团队通过一步喷涂法，成功制备了一种具有被动防冰和主动除冰能力的坚固耐用超疏水光热涂层。