结冰是一种常见的、不可避免的自然现象。冰的形成和积聚给人类的安全及户外设备带来了诸多的危害。可以分别通过防冰和除冰方法来防止和清除设备上的冰。传统的防除冰方法包括机械振动策略、电阻加热方法和化学药剂，这些方法往往会造成过度的能源消耗和环境污染。因此，生态友好型防除冰处理技术受到了广泛关注。近几十年来，超疏水表面(SHSs)和湿滑注入液体表面(slip)是典型的被动防冰材料。SHSs能够在结冰前阻止水的粘附，延缓结冰时间，减少冰的粘附。然而，脆弱的粗糙纹理在长期的恶劣环境中会逐渐被破坏，从而失去拒水性和疏冰性。鲁棒性成为评价SHSs耐久性的重要标。此外，复杂的结构在高湿度和低温条件下容易被水湿润，并与冰层相互作用，因此引入了SLIPs（超疏水性表面），通过将低表面能的润滑剂注入多孔基材中，从而减少冰的附着力并增强抗冰性。然而，SLIPs面临着润滑剂注入量有限且难以避免的快速消耗问题，导致内部多孔结构暴露和污染，从而加剧了不良的结冰过程。因此，单一的被动抗冰策略难以满足实际需求，具有抗冰和除冰双重功能的材料，包括电热、磁热和光热材料，已被认为是有前景的策略。

本研究以合成的杨梅状Co3O4纳米粒子(WCNPs)为材料，以自聚合单宁酸(PTA)连接十八烷基胺(ODA)作为光热材料和结构材料，以聚氨酯(PU)作为成膜材料，采用简单的喷涂方法构建了光热超疏水涂层(PSHC)。WCNPs由纳米微球组成的纳米分支自组装而成，固有地具有层次微纳结构。WCNPs包被约5 ~ 200nm厚度的PTA层后，其非极性长链烷烃链和保留的特殊结构使WCNPs具有优异的疏水性。当WCNPs聚集形成丛林状表面结构来捕获光时，它们成功地将超疏水特性与优越的光热性能结合在一起。当光进入表面后，PSHC允许多反射路径的光实现“捕光”效果，从而具有优异的防冰和光热除冰性能。此外，通过磨损、黏附和结冰/除冰循环试验对PSHC的耐久性进行了评估，并在风力发电机叶片上进行了进一步验证。开发的光热SHC为解决结冰问题提供了有前途的解决方案。

在这项研究中，我们提出了一种利用合成的Co3O4纳米粒子和PU制备光热超疏水涂层的新方法。类杨梅Co3O4纳米颗粒是由具有纳米乳头状表面分布的微棒和通过TA连接接枝的ODA自相似而成的，具有固有的等级特征和疏水性。由纳米颗粒形成的涂层具有特殊的类似杨梅的表面层次结构，为复合材料提供了出色的拒水性和“光捕获”效果，从而分别具有良好的防冰和光热除冰性能。超疏水涂层的水接触角为157.8±0.7◦，光吸收率为92.69%(可见光谱为96.53%)。在1次太阳照射下，涂层表面温度在1000秒内上升到83.1℃，显著增强了其抗冰/除冰性能。在−10℃的高湿(RH≥95%)环境中，1次太阳照射下，冰的延迟时间可达802 s，而冰晶的融化时间仅为156 s，冰层的融化时间仅为370 s。这种创新的方法通过简单的程序将超疏水性和光热特性集成在表面涂层上，同时实现了有效的防/除冰性能。此外，纳米颗粒的形态特征和化学修饰方法也可以提高涂层的耐久性，从而实现室外应用，为防冰和除冰领域提供了一种有前景的解决方案。