当液滴放置在结构化疏水表面时,液滴处于Cassie-Baxter态,部分的空气会被液滴束缚在孔洞阵列中,气泡的存在会而影响其流体在其表面的滑移和粘附力,同时气泡也可以用于医学和工业,比如利用气泡进行药物的运输以及利用气泡隔绝表面与液体的接触达到保护表面的目的。此外,低环境气温条件下,冰的积累会导致交通受阻,设备损坏等危害,使社会的正常运行受到了极大的阻碍,并且对群众的生命健康安全及社会的经济财产造成严重的损害。尤其是高海拔地区经常处于积雪的状态,我们所面临的防冰除冰形势更加严峻。由于表面气泡和结冰的危害性和广泛性,相关的研究已经持续了几十年。然而,通过调节环境大气压强差的大小,研究气体膨胀引起的相邻气泡的合并来深入了解孔洞阵列表面微米级气泡的形态演化以及液滴在不同润湿性表面加速蒸发而冷却结冰相关领域仍然比较缺乏。为了研究微米级气泡在微尺度多孔阵列图案基底界面上生长的基础物理,本研究利用紫外光刻技术制备了不同尺寸参数的微尺度多孔阵列图案基底,同时提出了利用真空控制系统和显微镜定量研究不同的环境大气压强差下,微尺度孔洞阵列图案基底界面上液滴中相邻气泡的合并。通过显微镜的观察和后续的视频分析,我们将微尺度孔洞阵列表面上气泡合并的过程分为三个阶段,同时还发现调节环境大气压强差以及微尺度孔洞阵列基底的尺寸参数可以控制气泡的合并状态和合并程度。此外,我们从理论方面也进行了分析,发现理论分析的结果与实验的结果吻合较好,这项工作对深入理解以及研究气液固界面滑移和表面减阻具有重要意义。此外,在进一步降低腔体内部的大气压强差的情况下,液滴会逐渐加速蒸发带走大量热量而冷却结冰。研究结果发现液滴在不同的湿润性的表面上会产生相似的自我结冰移除现象,通过建立液滴在低大气压强环境下逐渐冻结的模型找到了液滴产生自我移除现象的原因。除此以外,我们发现不同的大气压强差下液滴最终平衡的状态也会不同,同时也建立了模型来分析产生两种不同现象的原因,理论分析与实验结果吻合较好。这项研究结果为高海拔地区除冰提供了新的除冰思路和方法。