过冷条件下，水分子如何组装形成临界核进而引发相变？冰-水界面能否共存？纳米受限空间水结构特殊性？过冷条件下，外场（电场、孔或膜限域、生物分子等）对界面水分子组装和相变过程的调控机制？过冷条件下，界面水分子结构变化如何影响物理（溶解、扩散等）、化学（电解、催化等）、生物（代谢）过程？

低温高分子界面力及电演化的分子本质，主要源于低温环境下高分子链段运动受限、界面水/冰结构重排、极性基团取向冻结以及电荷迁移行为改变。在降温或冻结过程中，高分子界面附近的水分子、离子和极性官能团会发生重新分布，导致氢键、静电作用、偶极相互作用、范德华力和毛细作用等界面力发生变化。同时，冰晶生长与溶质排斥可引起局部离子富集和电荷分离，进而形成界面电势、电场梯度或电荷积累。由于低温抑制了高分子链段松弛和离子扩散，这些取向结构与电荷分布可能被“冻结”并长期保持，从而影响材料的黏附、润湿、摩擦、介电响应、压电/摩擦电行为以及界面稳定性。

冰并非惰性的固态介质，而是一种具有特殊界面和限域效应的反应环境。在冻结过程中，冰晶生长会排斥溶质，使反应物富集于晶界、准液态层或未冻结微液相中，形成“冻浓缩”效应。该效应不仅提高了反应物的局部浓度，还会改变局部 pH、离子强度和微环境，从而影响反应速率与选择性。此外，冰表面和晶界可提供限域空间、分子取向作用及氢键网络，有利于促进缩合、加成、光化学、氧化还原以及预生物化学等反应，并进一步诱导分子、聚合物、纳米颗粒和生物大分子的有序自组装。

低温防护高分子材料：防冰材料、耐低温材料、保温材料、融冰材料等。