上转换粒子（UCPs）辅助近红外光聚合（UCAP）作为一种新型光聚合方法在聚合化学中显示出潜在的应用价值，UCPs的上转换发光效率是影响其光聚合效率的关键因素。利用乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的水热法合成了一系列NaYbF₄∶Tm³⁺微晶体，探究了氟化钠（NaF）和EDTA含量、敏化剂掺杂比例以及水热温度对UCPs的形貌以及上转换发光强度的影响，并进一步研究了UCPs对近红外光聚合行为的影响。研究结果表明：氟源的加入会促进产物的相变并使长径比增大，适量的氟源可以增强上转换发光；此外，降低敏化剂掺杂浓度、提高反应温度以及降低配体的含量都可以在一定程度上增强UCPs的荧光强度。研究发现，增加近红外光光强可以有效提升粒子的荧光强度和紫外发射波段的占比，从而获得更快的聚合速率以及更高的官能团转化效率。最后，将最优条件下合成的UCPs应用于近红外光固化墨水直写3D打印，展现了其在3D打印领域的应用潜力。

蓝相液晶弹性体(BPEs)是一种集三维光子晶体结构与橡胶软弹性于一身的功能材料, 在液晶光子学领域具有广泛的应用前景, 但是新型BPEs的制备方法及其弹性性能有待进一步研究。本文在原位光聚合的基础上, 引入硫醇(EDDET)和丙烯酸酯之间的点击化学反应制备了不同EDDET含量的BPE薄膜, 系统研究了EDDET含量和光固化对BP晶格结构、热稳定性和光学特性的影响, 并测量了EDDET含量不同的BPE的弹性性能和力致变色性能。试验结果表明, EDDET可以有效填充BP的缺陷结构, 随着含量的增加, BP的热稳定性提高了5倍。光固化过程中会诱导BP晶格形变, 随EDDET含量增加, BPE薄膜的断裂长度可以提高7倍, 布拉格反射峰移动量相同时, 应力减小约52倍。通过该方法制备的BPE在智能仿生、传感、防伪、激光等领域具有广泛的应用前景。

随着纳米技术的不断发展，各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增，激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段，在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备，双光束超分辨激光加工技术，结合双光子聚合(TPP)过程与受激发射损耗(STED)纳米显微技术的原理，实现了超光学衍射极限的加工分辨率，为三维纳米结构加工技术及其应用提供了新的发展方向。本文将阐述基于双光束超分辨激光加工技术超光学衍射极限的基本原理，并回顾该技术在改善加工线宽及分辨率等方面的研究进展，以及在相关领域中的应用。最后就如何实现低成本、高效率、大面积、多功能性材料加工存在的挑战和未来发展方向进行了讨论。

由于壳聚糖的大分子键上分布着大量的氨基、 羟基和N-乙酰基等活性功能基团, 将其改性作为天然绿色絮凝剂越来越受到关注, 但对其的接枝共聚产物的光谱学表征研究鲜有报道。 因此, 对壳聚糖基絮凝剂进行光谱学表征与分析研究具有重要意义。 论文以壳聚糖(CS)、 丙烯酰胺(AM)、 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为接枝共聚单体, 采用光聚合技术制备壳聚糖基絮凝剂CS-P(AM-DMDAAC)。 采用X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)研究其结构特征； 分析了壳聚糖、 丙烯酰胺、 二甲基二烯丙基氯化铵及三者接枝共聚产物的X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)的图谱特征和振动吸收峰归属。 研究了壳聚糖脱乙酰度、 壳聚糖浓度、 阳离子度对接枝共聚产物壳聚糖基絮凝剂CS-P(AM-DMDAAC)的X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)的影响。 UV光谱和IR光谱研究结果证明CS, AM和DMDMAAC成功发生接枝共聚反应制备出CS-P(AM-DMDAAC), 壳聚糖浓度增加导致其光谱对称性减弱。 XRD图谱研究表明接枝共聚反应使得壳聚糖的晶型结构趋向不定型结构转变, 不定型结构相比于晶型结构更易于水化, 故接枝共聚产物具有更加优异的溶解性。

基于双光子吸收微制造原理和自制双光子微制造系统, 对不同激光功率和不同曝光时间下, 轴承的微加工成型性进行了研究。在photomer 3015树脂内实现了轴承的双光子聚合微加工, 通过SEM分析了滚动轴承的微观形貌。结果表明, 在同一激光功率下, 轴承的成型与曝光时间无关, 但曝光时间过长, 会影响制件的成型性; 在同一曝光时间下, 激光功率过小, 光敏材料聚合不充分, 功率过大会造成材料温度过高而无法成型; 在激光功率为0.3 mW, 曝光时间为6 ms时, 所制备的轴承轮廓清晰。微小轴承总加工时间与激光功率无关, 与曝光时间呈线性关系。

介绍了一种新型柔性液晶薄膜光开关的设计与制作。该薄膜型光开关利用聚合物分散液晶（PDLC）材料的电光特性，实现光开关的功能。描述了光聚合引发相分离法制备小型PDLC光开关的方法，包括材料选择、工艺路线和制备流程，并给出了测试方法与对比分析结果，得到了较优的制备方法。提出并实现了小体积驱动的制作以及一种较稳固的电极引出方式。实验结果表明，直径为10 mm的圆形PDLC光开关，阈值电压为4.316 V，饱和电压为13.938 V，开启响应时间为2.6 ms，关闭响应时间为96.7 ms，对比度为11.46，具有小型、低压驱动的特点。

聚合物分散液晶膜(PDLC)是将液晶和聚合物混合得到的一种综合性能优异的膜材料。聚合物作为成膜材料,其固化过程是影响聚合物分散液晶膜电光特性的重要因素。实验采用原子转移自由基聚合法制备活性大分子引发剂,引发可聚合单体进行聚合,通过光引发聚合诱导相分离法制备PDLC膜。研究表明:采用该方法可以极大地改善PDLC的光电性能,并且通过改变固化时间可以调节PDLC的各项光电性能,随着固化时间的增加,PDLC阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)都随之增加,膜关态透光率(TOFF)、开态透光率(TON)随之降低。

针对800 nm的激发光源设计合成了3种具有D-π-D分子构型的新型二苯乙烯衍生物(分别命名为BPSBP,BESBP和BCSBP)作为双光子引发剂。利用飞秒激光研究了该系列双光子引发剂的双光子光聚合行为, 着重讨论双光子引发剂浓度对聚合阈值和双光子引发剂浓度、聚合能量及曝光时间对聚合分辨率的影响。综合影响聚合分辨率、系统加工效率和微器件表面质量的因素, 以浓度为32 μmol/g的BPSBP作为双光子引发剂的聚合体系, 在 9×105 mJ/cm2的聚合能量下制作出了亚微米级的三维周期微结构等微器件,并用电镜(SEM)进行了表征。

Two-photon photopolymerization (TPP) with femtosecond laser is a promising method to fabricate three-dimensional (3D) photonic crystals (PCs). Based on the TPP principle, the micro-fabrication system has been built. The 3D woodpile PCs with rod space of 2000 nm are fabricated easily and different defects are introduced in order to form the cross-waveguide and the micro-laser structure PCs. Simulation results of the optical field intensity distributions using finite-difference time domain (FDTD) method are given, which support the designs and implementation of the PC of two types in theory.