云层中的过冷液滴撞击飞机表面后会产生结冰,结冰会使得飞机的气动性能等迅速下降,是飞行期间的重大安全隐患。防冰是预防结冰的重要手段,对飞机关键部件进行防冰是飞行过程中必不可少的工作。目前飞机上应用的主流防冰方法有热气防冰和电加热防冰,但飞机需防冰区域面积大,这些方法都存在着功耗高的问题,难以在飞机上大面积部署、长时间使用,且用于机翼的热防冰结构也一定程度上影响了机翼的气动性能。因此,在保证防冰效果的同时降低功耗,使防冰结构容易部署、并能够尽量不影响飞机的气动外形成为亟待解决的重要问题。等离子体防冰作为目前新的防冰手段,具有响应快、几何结构简单和容易贴附部署等优点,能解决热防冰带来的一些问题,但其电压、功率高以及能量利用率低仍是其防冰应用中一个待解决的问题。围绕等离子体防冰中功耗高、能量利用率低的问题,本文引入周期性等离子化结构,提出了一种等离子体与金属电极阵列交替分布的周期性等离子化激励器（Periodic Plasma Actuator,PPA）,通过合理排布的周期性等离子体结构来提高等离子体区域的能量利用率,并在金属电极上耦合纳米结构来改善放电性能,优化功耗。飞机结冰是伴随着液滴撞击机翼后产生液滴动力学效应的特殊相变现象,而防冰主要通过换热使过冷液滴碰撞后温度达到结冰临界点以上,从而无法凝结成冰或者直接蒸发,这两者都是液滴相变的过程。基于此,本文搭建了液滴相变探究系统来探究周期性等离子化结构对液滴相变过程的影响,并利用高速摄像机和红外摄像仪等系统地进行了以下创新性的研究:1)周期性等离子体对于液滴相变过程和蒸发功耗的影响:周期性等离子体存在时,液滴碰撞后会拥有更大的铺展直径、更低的尖峰高度以及更小的静态接触角,且等离子体密度增加会正向促进该现象。当PPA表面周期性等离子体与电加热产生相同表面温度场时,PPA加热功率是电加热的1/3,但液滴在PPA表面的蒸发效率是电加热的2.2倍。2)电极耦合纳结构的PPA对于液滴相变和蒸发功耗的影响:为了进一步降低PPA表面液滴的蒸发功耗,我们尝试在PPA金属电极阵列上生长氧化锌纳米结构,并得到电极耦合氧化锌纳结构的PPA（ZnOPPA）,成功地使得相同放电参数下ZnO-PPA每平米功率较PPA降低了1.023k W,并促使相同蒸发效率下所需要的功率大幅降低。3)发现了液滴在纳电极结构产生的周期性等离子体中特殊的铺展形态:相较于周期性等离子体中液滴的椭圆形铺展形态,液滴在周期性等离子体纳结构中铺展时会沿着周期性等离子体区域中向液滴外围扩散,总体呈现中心向四周辐射状,提高了液滴与热源区域的接触面积,加快了液滴的蒸发速度。最后我们对目前的研究工作进行了总结,并对下一阶段中PPA的优化方向以及后续的防冰研究进行了展望。