结霜广泛存在于工业生产和日常生活中,是一个非常复杂的伴随相变的传热传质现象。霜层过度生长会影响系统的正常运行,包括增加传热热阻和流动阻力,严重降低传热效率,造成能量损失。所以,近几十年来,探索有效的抑霜方式是结霜领域的一个重点研究方向。然而,目前现有的抑霜研究多停留在普通低温领域（>-30℃）,低温（-30^-153℃）及深冷区（<-153℃）抑霜方式的研究却少之又少。表面改性在普通低温时起到良好的抑霜效果,鉴于此,本文对裸铜表面进行表面改性处理,旨在探索表面特性对低温表面结霜的影响。开展的主要工作如下:（1）超疏水特性对低温表面结霜影响的研究。重点通过实验研究了超疏水和普通裸铜表面在低温条件下的结霜规律,研究了疏水性对表面霜晶覆盖率、霜厚及霜晶形态的影响规律。利用化学刻蚀法在铜基底上制备出超疏水表面（CA=155.6°）,并研究了冷表面温度和空气湿度的影响。结果表明,在低温条件下,结霜主要通过凝华气固相变过程完成,即凝华成霜;在这种成霜模式下,实验证实超疏水表面不再具有抑霜效果,而且在特定条件下超疏水表面上霜晶分布反而更加密集。疏水性对低温表面结霜过程的影响随冷表面温度的降低和相对湿度的增大而减弱。同时,尽管我们的实验证实了前人的研究结果,即凝结-冻结成霜时,疏水性对霜晶形态有着非常显著的影响,但实验结果也表明,疏水性对凝华成霜的霜晶形态没有明显影响。最后,利用云物理学和相变动力学分析了疏水性对结霜过程的影响机制。（2）接触角对低温表面结霜过程影响的研究。在铜基底上制备了一系列接触角不同的疏水表面（97.6°¹56.7°）,通过实验研究了接触角对低温表面结霜的影响,得到了接触角对表面霜晶覆盖率、霜厚及霜晶形态的影响规律。结果发现,在空气温度为25℃、空气湿度为50%、冷表面温度为-30℃时（凝华成霜）,表面霜晶覆盖率与接触角大小并不成比例,不同接触角表面上霜晶覆盖率大小依次为140.1°>155.6°>129.6°>97.6°。这与凝结-冻结成霜模式下接触角对结霜的影响完全不同,凝结-冻结成霜时接触角愈大抑霜效果愈显著。最后,结合表面微观结构特征对该现象给出了云物理学和相变动力学解释。（3）面向低温表面结霜的亲水抑霜涂料的研发。通过改变亲水涂层盐类物质与亲水树脂的种类和配比,得到了系列亲水抑霜涂料配方,并通过实验研究了涂料成分（配方）对亲水涂层表面抑霜效果的影响。结果发现,当冷表面温度为-20℃、空气相对湿度为50%、空气温度为25℃时,不同盐成分表面上抑霜效果顺序为CaCl₂>MgCl₂>NaCl>Ca（CH₃COO）₂。同时发现,亲水涂料中所用盐类物质水溶液的冰点愈低,亲水涂料抑霜效果愈显著。（4）钙盐亲水涂料抑制低温表面结霜影响的研究。通过实验研究了冷表面温度和空气相对湿度对钙盐亲水涂层表面抑霜效果的影响,测量得到了亲水涂层表面和裸铜表面上的霜晶覆盖率和霜厚,并进行了对比分析;得到了亲水涂层表面上最低抑霜温度,并对霜晶生长过程进行了观察分析。结果发现,当空气温度为25℃、空气湿度为30⁵0%时,表面温度低至-50℃时亲水涂层不再有明显抑霜效果;当空气温度为25℃、相对湿度为70%时,表面温度低至-45℃时亲水涂层便无抑霜效果。亲水涂层表面抑霜效果随冷表面温度的降低、空气湿度的增加而减弱。首次发现当冷表面温度低于-40℃时,实验初期亲水涂层表面上局部位置有明显的枝径状霜晶生成,但这些霜晶极不稳定,会在表面上融化成液态水,然后再冻结,并在冰水混合物上长出稳定的霜晶。