不锈钢与玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）的异质材料复合结构在汽车轻量化领域有着广阔的应用前景。采用激光毛化技术在不锈钢表面制备网格微织构，开展了微织构的引入对不锈钢与GFRP单面单点电阻连接界面的强化机理研究。研究结果表明：表面微织构的引入显著改善了不锈钢表面的润湿性，熔化的GFRP在不锈钢表面由不润湿性转变为润湿性；随着微织构间距的增大，接触角先减小后增大，当微织构间距为0.2 mm时，接触角达到最小值62.4°，此时表面微织构的引入对界面机械嵌合的促进效果最佳；此外，微织构的引入促进了界面化学扩散，使得接头拉剪力达到最大值3548 N，界面失效形式由界面断裂转变为界面断裂与内聚断裂混合的失效形式。

研究了经过CO2激光处理的溶胶-凝胶SiO2薄膜的物理化学性能和抗激光损伤性能, 研究结果表明激光处理后薄膜表面变得更加光滑, 粗糙度从14.08 nm降低到9.76 nm, 下降了30%以上; 薄膜的厚度随着CO2激光处理功率增加有所降低, 经过20 W激光处理后薄膜的厚度下降了17%~28%, 而薄膜的弹性模量和硬度等力学性能获得提升, 弹性模量从1.5 GPa增加到6 GPa, 硬度从40 MPa增加到110 MPa; 傅里叶变换红外光谱测试结果表明激光处理后薄膜的傅里叶光谱峰值从1 125 cm-1 移动至1 120 cm-1, 薄膜中的硅原子和氧原子的平均桥键角变小, 原因为CO2激光处理时会使局部温度升高, 会加速Si—OH键脱水缩合, 孔隙率降低, 吸收下降。 采用紫外纳秒激光对薄膜进行损伤测试, 结果显示经过12 W CO2激光处理后的薄膜与未经过CO2激光处理的薄膜相比损伤面积更小, 而损伤阈值从4.8 J·cm-2上升到7 J·cm-2, 提升了46%; 经过16 W和20 W CO2激光处理的薄膜紫外纳秒激光损伤阈值没有明显变化, 原因为较高功率CO2激光处理导致薄膜表面发生烧蚀沉积, 沉积物会影响紫外纳秒损伤阈值无法有效改善薄膜的激光损伤性能。 研究结果表明CO2激光处理技术可以有效改善溶胶-凝胶SiO2薄膜的弹性模量、 硬度等力学性能和抗激光损伤性能, CO2激光的功率对薄膜性能影响较大, CO2激光处理是一种有效的提升溶胶-凝胶SiO2薄膜紫外纳秒激光损伤特性的技术手段。

为了研究266 nm纳秒固体激光在聚苯乙烯（PS）上打孔的材料去除机理、工艺规律和优化工艺参数,采用了单因素实验法和正交实验法进行了单脉冲和多脉冲打孔的实验研究。分析了材料的去除机理,得到了脉冲数量、脉冲能量以及离焦量对微孔直径和深度的影响规律,获得了满足要求的工艺参数的优化组合。结果表明,单脉冲打孔条件下,脉冲能量为0.110 mJ时加工出的微孔形状规则、圆度较好以及重铸层宽度较小,脉冲能量为0.500 mJ时,加工出的微孔形状和圆度质量变差,重铸层宽度增大; 多脉冲打孔条件下,脉冲能量为0.040 mJ时,加工出的通孔入口处无重铸层,去除机理以光化学作用为主,脉冲能量为0.390 mJ时,加工出的通孔入口处重铸层较为明显,且入口边缘出现过烧蚀现象,去除机理以光热作用为主; 脉冲能量和离焦量对孔径影响较大,脉冲数量和正离焦量对孔深影响较大; 正交实验得到的优化参数组合为脉冲数量50、脉冲能量0.021 mJ、离焦量0 μm时,可以加工出质量较好的微孔。本研究为266 nm纳秒激光加工聚苯乙烯靶球提供了参考依据。

为了解决低压器件中银基触头易熔焊、易烧蚀、电寿命不足的问题，采用了激光法制备新型石墨烯/银基复合触头。通过激光熔覆技术在商用AgNi15触头表面制备了全覆盖的石墨烯薄膜，将其作为独立涂层抵抗环境的破坏; 进行了理论分析和实验验证，取得了最优工艺条件及相应的性能数据。结果表明，所制备的新型石墨烯/银基复合触头硬度为104.05 HV，密度为9.15 g/cm3，接触电阻为0.016 Ω。该研究为高性能低压触头提供了新的解决方案和实验基础。

受仙人掌锥形刺和长嘴鸟喙单向运输液滴现象的启发，利用纳秒激光烧蚀技术，在钛片表面上制备了一种简便有效的液滴和水下气泡操控平台——超亲水不对称双轨（SHADR）。利用静态各向异性结构产生的拉普拉斯压力梯度，SHADR不仅可以实现液滴的自发单向运输，还可以实现水下气泡的单向运输。定量研究了单轨道宽度、分支角等结构参数对液滴和水下气泡运输性能的影响，并对简化的力学模型进行了分析。这种功能表面不仅操作简便，而且适用性广，可以应用于微流体和界面科学等领域。

基于纳秒激光烧蚀试验，采用三维共聚焦显微镜对GCr15钢表面点织构形貌进行了定量表征和分析，探讨了激光能量密度对纳秒激光烧蚀GCr15钢表面点织构形状、几何尺寸和结构稳定性的影响规律。结果表明：随着激光能量密度的增加，GCr15钢表面点织构形貌结构先由凹坑变为凸起，再由凸起变为凹坑，最后变为不规则结构；点织构几何尺寸误差随激光能量密度的变化，在不同阶段呈现不同的规律；点织构形貌结构稳定性随着激光能量密度的增加，呈先减小再增大的变化趋势，当激光能量密度由54.585 W·mm^-2增加至363.977 W·mm^-2时，形貌平均误差先由3.16%降至2.08%，再增加至8.16%。研究结果为激光烧蚀GCr15钢表面点织构形貌的控制提供了参考。

采用纳秒脉冲激光对铜/铝/铜三层薄片结构进行焊接，分析焊接速度对焊缝成形、微观组织与接头力学性能的影响。结果表明：较低的焊接速度容易引起气孔和裂纹等接头缺陷，较高的焊接速度造成焊缝中的气孔聚集于界面，合适的焊接速度有利于获得良好的熔透深度和较少的缺陷；焊缝中存在CuAl₂、Cu₉Al₄与Cu₄Al₃等铝/铜二元化合物，且焊缝中生成的化合物的种类与焊接速度有关；当焊接速度为21 mm·s^-1时，界面较少的缺陷和钉状焊缝使得接头具有的最大剪切力为95.1 N。接头发生了三种断裂：焊点撕裂、焊缝剪切+熔核拔出复合断裂以及熔核拔出失效，焊点边缘的裂纹及脆性相是焊点撕裂失效的原因，界面处焊缝边缘的铜/铝化合物和气孔缺陷是复合断裂的原因，较浅的熔深和界面化合物导致了熔核拔出失效。

为抑制光学系统内部的杂散光反射，设计了一种具有非对称特征的新型微结构。该微结构通过减少镜面反射的方式，防止外部杂散光到达光学系统像面位置。为实现对非对称微结构的激光高速加工制备，提出了激光振镜加工系统进行倾斜加工的新方式。设计了新型的高速激光加工平台，制备了非对称的铝基微结构，并搭建了镜面反射测试实验和仿真综合实验对样品进行对比测试。结果表明，加工样品对杂散光具有良好的抑制效果。当设定入射角度为15°、照明光束为650 nm激光时，该微结构与常规的阳极氧化表面相比，抑制杂散光的性能提高了10倍，相对反射率仅为0.008%。

研究了激光工艺参数的波动对钛合金表面着色稳定性的影响，以及不同激光工艺参数下钛合金表面色块的微观形貌和元素组分。在钛合金表面制备了橙、金、蓝、绿、紫等5种颜色的色块，通过重复实验获得各种成色稳定的色块对应的扫描速度、功率和线间距，实现了在20 J/cm²左右的较低激光能量密度下，在钛合金上获得欧几里得距离?Eab*<7的稳定颜色。分析了激光工艺参数在等量或等比变化下的成色稳定性，结果表明，在间隔为1 μm的线间距扰动下，?Eab*值的波动最大，不利于稳定成色。从样本的微观形貌、结构、元素组分等方面分析了不同色块的微观结构和元素组分差异，结果表明，激光作用后，样本表面分别形成了裂纹状、团块状有明显差异的两种微结构，且氧、碳元素含量区别明显。激光诱导钛合金表面着色是激光作用于材料表面形成的热效应导致的材料升温与表面钛氧化物形成共同作用的结果。

采用355 nm全固态紫外纳秒脉冲激光器对蓝宝石（Al₂O₃）进行打孔实验。通过控制变量法，对蓝宝石样品进行了打孔加工，研究了激光能量密度、重复频率和扫描速度对蓝宝石通孔质量的影响。实验结果表明，通孔边缘熔融物堆积形成的重凝区随着激光单脉冲能量的升高而减小，但是激光能量过高时，通孔附近出现沉积物，影响通孔的质量；通孔边缘的重凝区随着激光重复频率的降低而减小；通孔附近的沉积物随着激光扫描速度的降低而减少，但是速度过低时，激光脉冲的重叠率过高，导致高斯激光外围孵化效应明显，且其能量不足以使材料气化，因此扫描速度过小时孔道边缘再次出现熔融物堆积形成的重凝区。研究结果表明，采用纳秒脉冲激光加工高质量蓝宝石微通孔是可行的。