结冰是自然界常见的现象,在道路交通、航空运输、电力输送等领域直接影响人们的生产生活。融雪剂法、机械除冰法、电加热法等目前广泛应用的除冰方法存在污染环境、能耗高、效率低、消耗人力物力多等不足。防冰涂层作为一种被动防冰方法,具有人工操作少、耗能低等优点,是防冰技术的发展方向。本文针对防冰涂层的制备过程、防冰性能、耐久性等方面进行了深入研究。基于荷叶仿生和抗冻蛋白仿生原理,通过喷涂法在基底表面制备了由POSS自组装形成的具有微-纳结构的开口球所覆盖的表面,并进一步喷涂亲水性成核抑制剂PVA,制备防冰涂层。通过接触角、大水滴结冰温度和冰粘附强度三项性能研究涂层的防冰性能。结果表明疏水性POSS构筑的微-纳结构表面与亲水性结冰抑制剂PVA具有协同防冰作用:PVA覆盖异相成核位点,降低结冰几率,微-纳结构表面减少水滴与表面实际接触面积,阻碍热传导。通过调节表面粒子距离和PVA含量获得了最佳防冰效果,其接触角为149.3°,结冰温度为-22.6℃,冰粘附强度为69.1 kPa。基于猪笼草仿生原理,选择Uio-66-NH2通过溶剂热法在聚丙烯膜表面制备了自润滑的纳米厚度MOF涂层(Self-Lubricating Nano-Thickness MOF Coating,SLNTMC)。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器和接触角、结冰温度、冰粘附强度等表征方法研究涂层表面形貌和硅油分子量对防冰性能的影响。结果表明硅油作为低表面能润滑剂不但能降低冰与涂层间的作用力,而且能覆盖表面上部分异相成核位点,降低结冰温度。所制备的防冰涂层与水接触角测试为133.2°,结冰温度为-26.9℃,冰粘附强度为9.4 kPa。相比于润滑剂浸润的纳米厚度MOF涂层(Lubricant Infused Nanometer Thickness MOFs Coating,LINTMC),化学接枝增强了硅油稳定性,其耐久性更好。因此,进一步通过原位合成的方法在MOF表面直接合成硅油,硅油接枝量的增加增强了 SLNTMC的防冰性能,与水的接触角测试为137.3°,结冰温度为-29.6℃,冰粘附强度为9.1 kPa。本论文通过构建微-纳结构表面并进行修饰分别制备PVA-POSS/PDMS涂层和SLNTMC涂层,为被动防冰涂层的设计制备及提高防冰性能提供了一种新的思路。