为了研究紫外皮秒激光在均热板基板表面刻蚀微沟槽后, 不同激光工艺参数对微沟槽表面疏水性的影响规律, 采用Cassie-Baxter模型进行了理论分析, 并利用单因素实验法, 改变激光扫描速率、激光扫描间距、光斑横向重叠次数进行实验验证。结果表明, 降低固-液区域面积占比、宽度或缩短沟槽间距, 均可以提升微沟槽表面的疏水性能; 造成微沟槽表面疏水的主要原因是其内部的微纳结构以及加工时吸附的疏水性化学基团; 当激光扫描速率为125mm/s、激光扫描间距为200μm、光斑横向重叠次数为2次时, 紫外皮秒激光刻蚀出的微沟槽表面的疏水性最强。该研究为增强均热板冷凝端的疏水性能、提升其整体循环效率提供了参考。

针对难加工金属材料表面阵列非贯穿型微沟槽的高效高质量加工难题, 提出一种场域离散脉冲电解加工方法, 所加工沟槽具有表面质量好、尺寸微小、槽数多、沟槽前后非贯穿的特点。使用绝缘栅栏隔板作为活动掩模板对各微沟槽加工区进行离散, 同时遮蔽非加工区, 从而实现流场隔离和非加工区电场屏蔽等效果, 有效提高沟槽的加工稳定性、精度和一致性。通过设计专用夹具, 对影响加工精度的关键因素进行了单因素工艺实验研究, 并利用Comsol Multiphysics软件对电解加工的流场和电场进行了仿真分析。仿真和试验结果显示: 场域离散加工方法的流场和电场都比传统的掩膜电解加工、电解转印加工好。成功地在1 min内加工出9条宽538.76 μm, 深25.78 μm, 过切量为19.38 μm的阵列微沟槽, 证实了该方法的有效性。采用短加工时间、低脉冲电压幅值、高脉冲频率、小脉冲占空比等工艺参数, 有利于提高沟槽的加工精度。通过场域离散电解加工技术, 可以实现对非贯穿型微沟槽的高效率、高质量、低成本加工。

最佳邻接量是高精度加工玻璃模压成形用磷化镍镀层材料微沟槽模具的重要参数。本文提出了一种利用小角度微沟槽交叉切削技术快速确定微沟槽最佳邻接量极限范围的方法。该方法利用沟槽小角度交叉切削材料去除形式与沟槽邻接切削相近的特点，对微沟槽邻接量的极限范围进行预测。 首先，以沟槽交叉角度和交叉沟槽深度为变量设定切削条件，得到多组渐变棱；然后，观测交叉渐变棱形貌并结合材料塑性变形法则与脆塑转变理论分析棱边上的材料去除状态；通过观察交叉渐变棱与沟槽邻接脊部在切削过程中去除材料的截面形貌建立二者的关系；最后，分析交叉渐变切入棱与切出棱形貌的差异，确定脆塑转变的邻接量范围。基于上述方法，观测了交叉渐变棱的形貌并进行几何计算，确定磷化镍模具微沟槽邻接切削产生脆性剥离现象的临界邻接量范围为570~720 nm。 利用微沟槽模具超精密切削加工实验验证了该方法的有效性，加工出了高质量模具并用于微沟槽玻璃模压成形，实现了玻璃微沟槽的精密制造。

利用光纤激光器在超硬刀具表面开展了微沟槽加工试验, 研究了激光工艺参数对微沟槽表面形貌的影响。研究结果表明, 通过激光工艺参数的优化, 能够获得尺寸均匀、形貌良好的微沟槽阵列, 实现了对超硬刀具表面微沟槽形貌的有效控制。

表面微结构刀具对改善刀工摩擦接触状态、刀具磨损及抗黏附性方面具有积极作用。在聚晶金刚石刀具表面，利用光纤激光器进行了不同形状的微结构加工，并分析了扫描速度、脉冲频率和平均输出功率等不同工艺参数对微沟槽形貌和质量的影响。实验结果表明：随着平均输出功率和脉冲频率的增加，微沟槽宽度和深度分别表现出增大和减小的趋势；采用较小的扫描速度和和较大的平均输出功率能够降低沟槽侧壁粗糙度，改善微沟槽的形貌质量。

针对注射成型的微流控芯片具有微沟槽深度成型质量好，宽度成型质量较差，而且各处微沟槽的宽度成型质量不均衡的特点，利用Matlab软件的图像处理工具箱开发了微流控芯片微沟槽显微平面图片的图像处理系统，实现了利用常用的光学显微镜对微沟槽的成型质量进行无损检测。引入人工干涉来进行高效图像去噪处理。根据提取的微结构轮廓点进行了微沟槽轮廓的曲线拟合，测量了微沟槽的开口宽度和底部宽度。对由微流控芯片微沟槽显微平面图片所得到的测量结果与由对微流控芯片进行切片检测所得到的测量结果进行比较，结果显示，两种方法得到的微沟槽开口宽度相差约4%，槽底部宽度相差约3%，说明微沟槽显微平面图片的测量结果能够满足注射成型工艺研究中微流控芯片微结构成型质量检测的要求。