生物复眼具有良好的光学特性，如视野大、体积小、无像差、对运动物体敏感等。而对运动物体敏感对昆虫十分重要，如飞行昆虫觅食时需要追逐小型、快速移动的目标等。受昆虫复眼对运动物体敏感的启发，制备了具有5个小眼的单层复眼，每个小眼由1个菲涅耳透镜构成。通过飞秒激光双光子聚合加工技术和软光刻复写技术，制备出具有高精度和可重复性的柔性仿生复眼。实验结果表明，该仿生复眼可以获得可辨识的图像并且可以用于追踪运动目标。

具有刺激响应形变功能的微结构能够通过外界刺激信号获取能量，进而发生机械形变，在自动化技术、微小机器人技术、微流控芯片等领域具有巨大的前沿应用潜力。然而，现有的智能微结构的研制很大程度上依赖于智能材料及其成型技术，不仅受限于为数不多的材料体系，而且局限在单一的刺激响应形变。基于此，提出利用飞秒激光双光子增材制造技术在形状记忆薄膜上加工蛋白质微结构阵列的新方法，实现了微结构阵列尺寸和周期的双重响应形变。微结构阵列在热处理下被机械拉伸定性，实现了结构周期的调控，该过程可在热刺激下恢复；同时，牛血清白蛋白微结构可以在不同pH值的条件下表现为可逆的溶胀和收缩形变。智能材料与形状记忆基底相结合可以赋予微结构阵列更加复杂可控的双重响应形变。本文制备了微结构阵列和微透镜阵列，展示了双重响应下的结构变化和功能调谐，为智能化微结构阵列在微流控系统中的应用作出了有益的探索。

利用飞秒激光烧蚀聚四氟乙烯材料表面，制备具有微纳结构的聚四氟乙烯材料衬底，然后在结构化聚四氟乙烯表面蒸镀银，形成纳米银岛膜，用于表面增强拉曼散射光谱测试。通过调谐飞秒激光的扫描图案，分别制备了具有一维光栅结构和二维光栅结构的聚四氟乙烯材料表面。经过蒸镀银纳米粒子，二维光栅结构的聚四氟乙烯材料衬底表现出更优的表面增强拉曼散射性能，与一维光栅结构的聚四氟乙烯材料表面相比，性能提高约3倍。

近年来,由柔软和自适应性强的材料组成的智能软体执行器以其高灵活性、生物兼容性和对高负载的机械弹性等一系列优势引起了人们的广泛关注。在各种制造技术中,飞秒激光双光子聚合技术已被证明是一种强有力的工具,促进了智能执行器支持的功能性微机械的发展。利用飞秒激光双光子聚合技术制备了一种基于蛋白质生物材料的对pH刺激响应的微机械,一步实现了蛋白质材料的三维构型和内部交联网络密度的三维分布,通过切换溶液的pH值实现了生物微机械“手臂”的捕捉和释放动作。这种制备策略在面向生物检测、细胞操控的器件研制方面具有广阔的应用前景。

以激光加工工艺为基础,仿照荷叶超疏水表面对聚偏氟乙烯薄膜进行加工,实现了具有微结构、低表面能的超疏水聚偏氟乙烯表面,该方法简便且不涉及化学试剂。实验结果表明,激光处理后的聚偏氟乙烯薄膜表面具有类似荷叶表面的微乳突结构,碳元素与氟元素的含量(原子数分数)比由1.2提高至11.5。聚偏氟乙烯薄膜的水滴接触角约为82°,激光处理过的聚偏氟乙烯薄膜的水滴接触角约为150°,这表明经激光处理后的聚偏氟乙烯材料具有超疏水特点。

材料表面的减反射特性在太阳能的吸收与利用、红外成像、光电子器件和航空航天等领域中具有重要的意义。激光加工作为一种新型、高效、绿色的微纳加工手段在光学领域具有重要的应用价值。激光加工制备的减反射表面在宽光谱、全角度下具有良好的减反特性,可以有效抑制反射并提高光的透射率/吸收率。详细总结了激光加工减反射表面的最新研究进展,阐述了减反射原理以及不同需求下减反射材料的选择问题,探讨了激光加工减反射表面的应用前景,最后对目前减反射表面存在的局限性和面临的挑战进行了客观讨论,并对减反射表面的未来发展趋势进行了展望。

微流控芯片系统具有高效率、低损耗、高安全系数、高灵敏度等优势,表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有灵敏度高以及指纹效应强等优点。从两方面对微流控拉曼检测芯片进行综述:微流控芯片通道和SERS基底的制备以及微流控拉曼检测芯片的集成与应用。最后讨论了SERS微流控芯片在便携化应用方面的挑战和机遇,并对整个领域的未来发展方向与前景进行了展望。

近年来,石墨烯因具有良好的柔韧性、透明度、导电性、机械强度等优点,已经逐渐成为制备柔性电子器件的重要材料。激光加工技术由于具有加工精度高、可编程、灵活直写等特点,已经在制备石墨烯薄膜柔性电子器件领域扮演着越来越重要的角色。为此,概述了激光还原氧化石墨烯的基本原理和激光调控还原氧化石墨烯的性质如氧含量、导电性、图案化、结构化及杂原子掺杂等方面的研究进展,介绍了典型的由激光还原氧化石墨烯薄膜制备的柔性电子器件,包括传感器、超级电容器、发电机等,提出了目前利用激光还原氧化石墨烯薄膜制备柔性电子器件的局限性,并对其未来发展进行了展望。

对飞秒激光诱导银纳米布线的加工精度进行研究,并将其应用于微纳器件的加工领域。对飞秒激光与银离子前驱体溶液的相互作用进行了实验, 通过对飞秒激光功率、曝光时间、前驱体溶液中表面活性剂种类以及浓度的调控, 利用扫描电子显微镜对布线结构进行表征, 得到140 nm宽的银纳米线。利用飞秒激光制备出一组银微纳图案和微型催化反应器。该研究为银微纳结构图案制备以及复杂衬底上金属功能器件集成提供了新的技术。