霜冻和结冰一直是人类社会的一大难题，它会降低船舶、风力发电机和暖通空调（HVAC）等的性能，甚至导致电线断裂、农作物受损和飞机失速等灾难。深入理解并控制液体在固体介质上的结冰过程，对我们的日常生活和工业生产有着至关重要的影响。

       目前对于防结冰表面的研究，侧重于通过超疏水纳米结构增加冰成核的能量壁垒，并降低接触角滞后和冰粘度的强度。研究表明，超疏水表面成功的阻止了单个液滴沉积或以某一速度撞击表面时的结冰。然而，疏水表面抑制水和冰成核的能力，一般是通过牺牲整体的相变传热能力而实现的。因此，对于寒冷环境中的传热装置，防结冰和增强冷凝之间的矛盾，多年来一直困扰着科学家。

       AECR实验室通过双亲结构形貌来调和抑制结冰和增强冷凝之间的矛盾。利用润湿对比度，超疏水基底上的图案化亲水结构诱导了液滴润湿行为的转变，从而在连续冷凝冷冻过程中自发地调节水和冰的界面热阻和成核速率。由于固液界面处界面热阻的变化，双亲形貌不仅降低了小液滴下方的热阻以增强整体传热，同时延缓了少数锚定的大液滴的散热以推迟冰成核。

       通过实验和理论研究相结合，我们首次揭示了液滴冻结的开始与其特征半径之间的相关性。这项对过冷条件下冷凝结冰的基础研究，为利用表面形貌控制多相转变过程提供了新的见解，并将指导更先进的高能效防结冰材料的合理设计。