新型Cu2O纳米微晶玻璃具有高Cu载量、低成本和易大规模制备等特点，有望成为载银抗菌玻璃较有潜力的替代者。通过采用XRD、Raman光谱、XPS、FESEM和TEM等表征方法重点研究了不同ZnO/K2O比对SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3-CuO微晶玻璃显微结构的影响，并分析讨论了其结构-性能关系。结果表明，微晶玻璃中Zn与P元素会富集在Cu元素所在区域的附近，适量的ZnO能使微晶玻璃中析出的Cu2O晶粒尺寸稳定在纳米级别，并能调节微晶玻璃中Cu元素的浸出速率。Cu2O纳米微晶玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌效果，并能实现对维多利亚蓝B溶液的可见光催化降解，是一种极具发展潜力的新型功能微晶玻璃材料。

微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性, 在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20～30 μm的微转子结构, 然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道角动量的光场, 实现对微转子结构的旋转驱动, 并获得了40 r/s的转动速率。详细介绍了利用飞秒激光直写技术加工可运动微转子结构的实验过程与优化参数, 利用空间光调制器生成了不同拓扑荷的涡旋光, 研究了其传播与聚焦特性, 并用于驱动转子的顺、逆时针旋转运动。这种可控光学驱动技术在微流控、光镊技术、靶向药物运输、细胞动态行为等领域具有广阔的应用前景。

针对现有柔性可调光栅响应速度慢、功耗高而无法广泛应用的现状, 提出一种基于石墨烯纳米片(graphene nanoplatelet, GNP)/聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)复合材料的近红外(near-infrared, NIR)光驱动可调谐柔性透射光栅结构。利用紫外线光刻技术制备出的光栅结构, 实现了柔性透射光栅与石墨烯复合材料薄膜的一体化。在光功率密度为220 mW·cm-2的近红外光驱动下, GNP/PDMS薄膜的温度变化约为120℃, 而且光栅在3 s内可实现2.7%的连续周期调谐。不同驱动频率下, 光栅栅距变化规律基本相同, 即光栅的光机械效应无显著的时间依赖性。

将手性螺烯化合物掺杂到小分子向列相液晶中, 制备了光响应胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystal, ChLC)复合体系, 以实现光驱动液晶分子取向技术。考察了不同强度的紫外光辐照下光响应ChLC的螺距变化规律, 以及ChLC的动态取向行为。结果表明, 光响应ChLC的螺距具有明显的紫外光强度寻址特性, ChLC会随着螺距的增长从混乱无序的焦锥织构转变为均一取向的平面织构, 转变程度和转变速度随着紫外光强度的增加而增大, 响应时间可从600 s缩短至60 s。但关闭紫外光后, 由于螺距的剧烈变化, 高强度紫外光所引导的平面织构会变回焦锥织构。采用多阶段制程的紫外光辐照方案, 通过对不同阶段的紫外光强度进行适当调节, 可以实现快速响应并且取向效果稳定的光驱动技术。

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发的高光催化活性降解室内甲醛, 采用水热处理法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+∶YAlO3结合, 制备具有可见光响应的Er3+∶YAlO3/TiO2光催化剂, 并对其进行了表征分析。结果表明, TiO2以锐钛矿为主, 且Er3+∶YAlO3可有效地将可见光上转换至可激发TiO2的紫外光。在箱式反应器中进行光催化降解气态甲醛, 研究了甲醛初始浓度与催化剂用量对甲醛降解效率的影响。结果表明, 该光催化反应的假一级反应速率常数(kapp)与甲醛初始浓度成正相关, 而随催化剂用量的增加先升高后降低。当甲醛初始浓度为0.058 mg/m3、催化剂用量为0.122 4 g/L时, kapp最大为3.65×10-3 min-1。该反应符合Langmuir-Hinshelwood模型, 反应速率常数为5×10-8 mg/(L·min)。