当潮湿空气接触到温度低于水露点和冰点的表面时，通过热量与质量传递、相变动力学以及界面传输过程的共同作用，就会形成霜层[[1], [2], [3], [4]]。随着经济增长和能源节约需求的推动，全球对制冷及低温技术的需求不断上升，这类技术在各工业领域的应用范围也不断扩大。仅低温及工业制冷系统就占全球能源消耗量的10%至15%左右（国际能源机构数据）[5]。在这些系统中，霜层的积累会增加额外的热阻，阻碍气流流动，改变表面特性，进而降低换热器的性能以及整个系统的效率[3,4,[6], [7], [8], [9]]。尽管人们已经付出了大量努力来了解霜层的形成机制并探索相应的防治方法[[10], [11], [12]]，但在潮湿的工作环境中，完全避免霜层形成在物理上仍然是不可行的[[13], [14], [15]]。值得注意的是，不同温度条件下霜层的特性存在显著差异，尤其是在从常规低温环境过渡到极低温度的低温环境时。
低温系统通常在接近-150℃的温度下运行，在这种环境下，霜层的积累会降低传热效率，同时带来安全风险。在空气环境下的气化器以及航空航天系统中，霜层可能导致热应力、气体泄漏风险以及运行不稳定，因此了解低温环境下的结霜现象对于保证系统的可靠性和安全性至关重要。最近的一些基础研究显示，超低温环境下的结霜现象与常规低温环境下的有明显不同[16,17]。刘等人[18]观察到，垂直低温板上形成的液态空气滴可以在初期抑制后续的霜层生长。李等人[19]研究了自然对流条件下水平板上的结霜现象，而郑等人[20]则发现了强制对流条件下与温度相关的特殊机制以及四种主要影响因素。李等人[21]报告了霜层厚度变化以及与之相关的独特低温现象。卞等人[16,22,23]建立了数值模型，用于描述极端条件下的霜层和雾层形成过程，而孙等人[24,25]则记录了垂直低温板上出现的异常生长模式和霜层分离现象。总体而言，这些研究表明，在超低温环境下，升华作用驱动的沉积、雾霜耦合以及有限的表面移动性是决定霜层演变的主要因素，不过研究结果仍会受到实验装置、表面几何形状以及流动条件的影响。与此同时，低温技术也在不断进步，包括LNG冷能利用[26,27]、低温储能系统[28,29]、医学低温技术[30]、航空航天涂层技术[31]以及LNG气化器动力学研究[32]，这些都进一步凸显了了解极端环境下霜层行为的必要性（见图1）。在这些应用场景中，热量与质量传递的负荷远远高于常规低温环境，这使得霜层形成对系统效率和运行稳定性的影响更为显著。
尽管取得了这些进展，目前大多数研究和综述文章仍然聚焦于常规的制冷温度范围。对于低于-100℃的低温环境下的结霜现象，系统性的分析仍然较少，而且许多已有的研究结果都是单独讨论的，尚未被整合到一个统一的机制框架之中。尤其是快速升华现象、多孔的霜层结构、霜层分离现象、雾辅助生长现象，以及传统防霜表面的有限效果，都表明无法用为以凝结-冻结过程为主的常规结霜理论来完全解释超低温环境下的结霜现象。这一缺陷限制了针对低温系统开发可靠的预测模型和实用的结霜控制策略。
为应对这一需求，本综述对超低温环境下的结霜现象进行了全面且系统的梳理（见图2）。首先介绍了蒸汽沉积和霜层生长的物理机制，随后阐述了实验方法与数值建模技术，同时指出了现有方法的优点与局限性。接着，本文评估了各种防霜和除霜策略在低温环境下的可行性。通过整合不同机制、方法、特征以及控制策略方面的研究成果，本综述明确了低温环境下结霜现象的特殊性，并指出了未来开发可靠超低温工程系统所需的研究方向。
