飞机在飞行过程中,因穿越过冷云层会在机体表面出现积冰现象,对飞行安全带来巨大影响,目前通用的防除冰手段会导致飞机设计复杂化且成本高,不符合现代飞机轻量化及高经济性的要求。本文研究一种立足于材料表面功能改性的防冰技术,探索其在航空应用中的潜力。本文以航空用2524铝合金为研究材料,研究微结构疏水表面的制备方法和低温疏水性能,并在此基础上提出了可快速输送液滴的方向诱导微纳复合表面,进而对不同微结构表面防冰性能进行检测实验并进行了综合评价。主要内容如下:(1)以2524型号铝合金为材料,研究了加工次数、平均功率和扫描速度等激光工艺参数对表面微米级形貌和低温下疏水性的影响,以及盐酸刻蚀浓度、刻蚀时间和反应温度等湿法刻蚀工艺参数对表面纳米级形貌和低温下疏水性的影响,在此基础上通过复合两种工艺参数,获得微纳米复合结构。(2)在温控平台上对所制备的具有不同微观结构的表面进行了基于静态液滴的结冰延迟、冰层粘附强度和冷凝特性的防冰性能测试。处理过试样在结冰延迟方面能在-10℃延长近10倍,且冰层粘附力下降75%,并且冷凝时的液滴覆盖率远小于未处理的光滑表面。(3)对所制备试样进行了低温下动态单个液滴撞击的表面斥水性实验以及定向液滴连续喷射实验。其中动态斥水实验说明了液滴在表面的撞击接触时间主要取决接触角滞后,接触角滞后越小,接触时间越短;定向液滴连续喷射实验发现具有一定尺寸的微沟槽可以起到引导并运输液滴的作用,从而使得喷射液滴运动并脱离试样表面。考虑到飞机飞行过程中的方向性,设计了具有方向诱导的微纳复合结构表面,并通过对表面结构的调整,在具有百微米级的沟槽表面上,液滴运输效率高达97%。最后对静态液滴防冰实验和动态液滴连续撞击实验通过低温下对比结冰质量来综合评价了两者在运用中的具体防冰能力,发现可快速输送液滴的方向诱导微纳复合表面在实际防冰中有着较优的防冰能力,验证了该表面能够改善防冰性能的有效性。