冰核蛋白（INPs）是最有效的冰核化剂，在防止耐冻生物遭受冻伤方面发挥着重要作用。与水相比，冰的蒸汽压较低，因此 INPs 能促进细胞外空间的冰核形成，从细胞中获取水分，从而保护耐冻生物免受细胞内冻结的伤害。INPs 的防冻机制为通过局部控制冰的形成来抑制大规模冰冻提供了一个独特的机会，在防冰材料科学方面具有宝贵的启示意义。通过向自然界学习，我们将 INPs 卓越的成核促进能力以及空间控制冰成核的防冻概念应用到防冰材料设计中，制造出了由图案化水凝胶封装 INP（PHINP）组成的疏冰涂层。通过调整冰核形成，图案化的 PHINP 将冰图案模板化，这样几乎所有 PHINP 涂层表面的冰覆盖率都能控制在 30% 以下。PHINP 与太阳-热转换表面的结合使复合涂层在一天中的任何时间都具有很高的防冰性能。