當飛行器穿越對流層時，會遇到多種極端氣候條件，此時飛行器的機翼、發動機前端以及各類探測裝置等關鍵部位完全暴露在這種環境下。一旦遇到高濕和低溫的組合條件，這些部位極易發生結冰現象。據統計，由結冰導致的空難事故超過15%。由此可見，結冰對飛行安全有致命威脅，也被航空界認定為影響飛行的六大氣象因素之一。

傳統的飛行器除冰方法有熱力除冰、化學除冰和機械除冰等，但這些技術存在環境污染、效率低、能耗高等缺點。近年來，隨著防除冰技術的發展，超疏水涂層（SHC）因其優異的疏水性而被廣泛關注。然而，液滴在低溫下容易滲透到微納結構內部，發生機械互鎖，致使超疏水涂層失效。

針對該瓶頸問題，上海交通大學劉洪教授、黃小彬研究員團隊利用希夫堿反應將多功能香草醛基化合物（HV）與儲油二氧化硅相結合，制備了具有優異疏冰特性的香草醛基超支化復合涂層（HVIC）。關鍵步驟在于改性二氧化硅的氨基與HV中的醛基之間發生席夫堿反應得到超支化聚亞胺，這種超支化結構使得儲存在超支化聚亞胺內部和外部的儲油納米顆粒更加穩定，從而使得涂層表面具有優異的疏水性和低滑動角（9°）。（圖1）

圖1. HVIC的制備

HVIC在經歷多次結冰/除冰循環后，其冰的粘附強度幾乎沒有明顯上升，表現出優異的除冰穩定性。在風速為12 m/s（6級風）的條件下，對裸鋁、SHC和HVIC三個樣品進行了風力除冰實驗。

如圖2b所示，HVIC表面的冰被風迅速吹散，而裸鋁和SHC表面的冰仍然與基底牢固地附著在一起。這表明涂有HVIC的設備將能夠通過風或其自身的離心力去除結冰。

在低溫高濕環境下（-15℃，80%RH）HVIC的結冰延遲時間相較于裸鋁提高了31.9倍，而相較于SHC則提高了9.1倍。

SHC的結冰延遲時間非常短歸因于微小的冷凝水滴在高濕環境下容易進入微納結構的氣腔并凍結。在同樣條件下開展的結霜實驗發現SHC在6min就完全結霜，而HVIC經過24min后才完全結霜。（圖2）

圖2. HVIC的靜態疏冰性能

為了更好地體現HVIC在飛行器實際服役環境下的疏冰性能，該研究以無人機螺旋槳為部件，在典型的明冰情況下（V=10m/s, T=-6℃，液態水含量為2.0g/m³）開展實驗。

如圖3所示，在200秒的結冰時間內，未處理的葉片和涂覆SHC的葉片都沒有冰脫落。這表明SHC在低溫高濕的動態環境中完全喪失疏冰性能，不適合在實際飛行環境中使用。

與之相反的是，涂覆HVIC的葉片在200秒的結冰時間內，表現出周期性的冰脫落現象，可以降低50%以上的功耗。這有利于拓寬無人機的工作環境，降低設備負載，提高運行可行性。（圖3）

圖3. HVIC的動態疏冰性能