首先我们先来了解一下为什么飞机表面会结冰呢？
结冰的前提是区域内的水收集系数大于零或者该区域位于结冰的溢流区。通俗解释，就是结冰的地方肯定是有水（过冷水滴或者冰晶，取决于温度和凝结核）能撞到表面上，或者前边的区域能够收集到水，并且有一部分没有结冰而是保持液态流到了后边。在结冰问题中，表面分为撞击区和遮蔽区。遮蔽区指的是水滴无法撞击到表面的区域。下图是模拟的某三维翼型表面的水滴容积分数云图，蓝色区域为遮蔽区。
可以看到，撞击区基本位于迎风表面；在背风区是不存在水滴撞击的，因而也难以发生结冰。
下图是水滴收集系数的分布曲线，可以看到在迎风区存在水滴收集现象，在驻点为极大值。
总结来说，由于水滴收集的问题，在存在水滴撞击的迎风表面易于出现结冰。
结冰结霜是很常见的自然现象，然而却给人们的日常出行、工程领域带来安全隐患。飞机表面结冰，可能会降低飞机的操纵性、稳定性等安全性能，威胁飞行安全。寒冷地区或冬季，当飞机以小于某临界马赫数飞行时，机翼、风挡、螺旋桨、发动机进气前缘等部件的迎风面因与大气中的水滴撞击、积聚结冰。关键部位如机翼前缘结冰，会增大飞行阻力，减少升力，即使是少量的，也会对机身的气动力性能产生影响；风挡机结冰会影响驾驶员的视野；测温、测压传感器结冰会导致相应的仪表指示失真；发动机进气前缘结冰，可能导致发动机熄火等。大飞机尤其是大型军用机亚音速、全天候飞行等特点决定了其不可避免地在结冰天气中飞行，研究相应的防冰/除冰技术迫在眉睫，对飞机安全具有重要意义。
现有的飞机防冰/除冰方法主要包括主动与被动防护的方法。主动防护方法包括物理法(机械除冰、电热防/除冰系统)、化学法(喷洒盐水、除冰剂及防冰液)，被动防护方法即疏冰涂料。
先给大家看几组关于疏冰涂层实验的图片。
飞机发动机扇叶上的结冰图
a图是旋涂的CeO2涂层；b图是酸刻蚀的铝基体涂层；c图是旋涂颗粒纳米Ag烧结涂层；d图是旋涂的酸刻蚀铝基体TiO2硅酮橡胶涂层。
接下来小编介绍一下涂层防冰机理。
飞机表面结冰与其和水分子之间的相互作用力有关，分子间作用力越大，冰的黏附强度就越高。通过改变涂层表面的化学组成成分，降低涂层的表面能，使其成为超疏水表面(即接触角＞150°)，可以降低冰或水(结冰前)与表面的黏附力，从而达到防冰或延迟结冰的效果。涂层表面的粗糙程度也是决定冰黏附强度的因素之一，表面具有合适的微/纳米结构和一定的粗糙程度(或表面纹理)，不仅可以提高表面的疏水性能，延迟结冰时间，而且可以截留停留在涂层表面水分子下的部分空气，造成冰体与基体界面的应力集中，在一定的外力作用下(如震动、倾斜、剪切力等)，使冰更易从涂层表面脱落。
目前疏冰涂层主要是指低表面能的涂层，低表面能疏水涂层具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀、自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中具有极为广泛的应用前景。
含氟材料的表面能最低，使氟材料具有很好的憎水憎冰性。一般情况下，有机硅涂层的表面能高于含氟涂层，但有机硅涂层比含氟涂层具有更低的冰黏附强度。有研究表明，氟和有机硅结合制备的氟硅低表面能涂层比单一的含氟或有机硅的低表面涂层具有更低的冰黏附力。
英国在20世纪90年代初就研制出氟树脂作为飞机蒙皮涂料，使用寿命达到20年，比现用的聚氨酯涂料的寿命增加1倍。
日本在航空涂料领域考虑到聚氨酯树脂面漆耐温限度为150℃，长期使用可能会造成热劣化，日本特殊涂料公司与日本富士重工业公司共同开发了一种新品种，即将有机硅树脂导入到聚氨酯树脂中，并拼用高热放射性颜料，所制成的涂料经使用效果优良。除此之外日本还开发成功了另一款蒙皮涂料，已经广泛应用于日本全日空客机的表面蒙皮防护。
美国在未来的航空战机中亦将采用一种用含羟基氟树脂与异氰酸酯结合的含氟聚氨酸酯涂料，大大提高了航空涂料的保护性能和使用寿命。
国内涂料研究所也开发了氟聚氨酯无光磁漆，完全达到了飞机蒙皮漆的要求。
由于人造疏水表面的研究时间不长，特别是疏冰方面的研究才刚刚开始，疏水疏冰机理还有待进一步完善。研究人员虽然采用各种各样的方法制备了疏冰涂层，但由于成本高、工艺复杂、仪器昂贵等诸多原因，使其离实际应用还有一定的距离，还有许多问题亟待解决。
尽管粗糙化的超疏水表面特有的物理化学性质使其具有优良的抗结冰以及延迟结冰的能力，但经过多轮结冰/除冰循环后，粗糙表面结构被固化的水滴逐渐磨平甚至破坏掉；同时高湿环境下其优异的抗结冰能力大幅下滑，反而不如平滑的抗结冰涂层。在高湿环境下，超疏水界面的抗冰能力也下降，但机翼等部位辅以电热加热技术会提高涂层的抗结冰能力，因此今后抗结冰涂层的研究方向可以朝与主动防冰系统合作方向开发。
这次小编就和大家探讨这么多，感兴趣的读者们可以继续了解。
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