具有特殊浸润性的仿生表面包括超亲水表面以及各种类型的超疏水表面，这些表面具有自清洁、抗结冰、减阻等性能，近年来受到国际学术界的广泛关注。随着超快激光的快速发展，各种类型的特殊浸润性表面可通过超快激光制备得到。与其他方法相比，超快激光表面处理技术具有简单、灵活、可控的特点。结合本课题组在该领域的研究工作，综述了这一研究领域的研究成果。

材料表面抗反射性能在太阳能利用、光电子产品、红外传感和成像、**隐身、以及航空航天等领域均具有重要应用价值。文中对材料表面抗反射特性的重要用途、人工实现路径、表面抗反射结构的研究现状及存在的问题等做了详细的论述。目前, 国内外学者已经利用碳纳米管涂层和硅表面针状纳米结构实现了优异的超宽波谱抗反射性能。但迄今为止, 金属表面微纳米结构的抗反射能力仍有很大的改善空间。作者所在的清华大学材料学院激光加工研究团队运用新一代高功率高频率超快激光, 在金属表面制备出多种类型的特征微纳米结构, 对其抗反射性能进行系统研究, 实现了紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外与紫外-远红外分别为2%、6%、5%和8%的超宽光谱超低反射率, 并且在0~60°入射角度范围内无明显变化。进一步在微纳米结构基础上发展了“宏-微纳-纳米线”多级多尺度复合结构, 在16～17 μm波长处的总反射率低至0.6%, 在14～18 μm波长处总反射率不超过3%。上述优异超宽光谱抗反射性能预期具有良好应用前景。

材料表面抗反射特性在太阳能利用、传感、隐身、航天、**等领域均具有重要应用价值。基于超快皮秒激光与材料的相互作用，在Cu、Al、Ti、H13钢4种金属材料表面制备出独特的微纳米复合结构，实现从紫外-远红外超宽谱带的高抗反射特性。在Al、Ti、H13钢表面制备出的微纳复合结构使该三种金属在紫外-可见-近红外波段的全反射率分别下降到10%、5%、5%。在Cu表面制备出的覆盖发达纳米颗粒的无序多孔嵌套结构在紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外、以及紫外-远红外的波谱范围内的平均反射率分别下降到3%、6%、9%和10%左右，具有优异的超宽谱带抗反射特性。探讨了超宽谱带抗反射特性的形成机理及与表面微纳米结构之间的关系。

超疏水表面的制备及其抗结冰性能受到广泛关注，但超疏水表面的微观结构及浸润性能对其抗结冰性能的影响规律仍无定论。利用飞秒激光在金属铜表面制备了一系列具有不同微观特征的微纳米结构，这些表面经过化学修饰后都具有超疏水性，同时对水具有不同的粘附性。系统研究了这些超疏水表面的抗结冰性能，结果表明，这些超疏水表面在低温(-5 ℃，-10 ℃)下都能延缓表面水滴的结冰过程。超疏水表面对水的粘附性对其抗结冰性能有显著影响，粘附性较小的超疏水表面比高粘附的超疏水表面具有更为优异的抗结冰性能。

随着石墨烯研究的不断开展，图案化的石墨烯成为石墨烯器件应用的重点需求。采用飞秒激光切割的方法对石墨烯进行图案化。研究了飞秒激光能量密度和扫描速度对石墨烯切割的影响，通过光学显微镜和拉曼光谱仪，分析了不同激光参数下石墨烯的切割质量。得到了飞秒激光切割单层和多层石墨烯的能量密度阈值，分别为1.0 J/cm2和0.8 J/cm2,最优的激光扫描速度为100 mm/s。通过切割区域残余石墨烯的拉曼光谱分析得到本方法切割石墨烯的机理为氧化烧蚀。基于优化的激光参数，通过对激光光束移动的控制，实现了不同复杂图案石墨烯的切割。本方法为石墨烯器件在未来的广泛应用提供了技术支持。

超疏水自清洁荷叶结构表面有重要应用潜力。运用高功率皮秒激光结合高速扫描振镜，在H13模具钢表面高效制备了密排六方点阵微米级凹坑，其中含有丰富的纳米级亚结构，获得了面积为25 mm×25 mm的反荷叶结构。将该结构用于超疏水微纳米压印模板，在165 ℃、6 MPa、大气环境中进行硅橡胶压印，获得大面积微米级突起阵列，表面分布着纳米级亚结构，与荷叶结构十分相似。压印后硅橡胶表面接触角达到153.3°，接触角滞后值为3.2°，实现了超疏水性。皮秒激光制备的模板能进行连续压印，具有一定的耐久性和连续压印能力。

纳米制造技术是目前全球关注和研究的重点，激光纳米制造是其中的主要核心技术之一。从激光远场尤其是近场纳米制造技术的角度，介绍了表面纳米结构和三维纳米结构/器件的制造，重点论述了激光纳米制造技术在一些新兴领域的应用，包括超材料、光子晶体、数据存储、生物医学、传感器以及功能表面等，以期从应用角度引起对激光纳米制造技术的更多关注和研究。