将光催化活性与超疏水性相结合，一方面通过超疏水作用将污染物通过水珠滚动带走，另一方面通过光催化作用将有机污染物去除，有望具有更好的自清洁效果。通过溶液浸涂法在多孔铝表面涂覆三烷氧基端聚二甲基硅氧烷/二氧化钛(PDMS/TiO2)涂层(APT)。红外光谱和X射线光电子能谱表明TiO2和PDMS之间形成新的键(Ti-O-Si)。扫描电子显微镜和能谱分析结果表明：表面的片层错层结构和低表面能组分PDMS使APT具有超疏水性。APT静态水接触角为161.6°，滚动角小于10°。此外，该涂层在紫外持续照射24 h接触角仍然大于150°，说明APT具有稳定的超疏水性。同时，APT具有光催化活性，可降解和去除表面有机物染料小分子。

受自然界素饰蛱蝶翅膀鳞片表面结构的启发，本研究团队建立仿生结构模型，利用激光烧蚀技术在粗化铝合金表面构建了一种具有超疏水、低黏附、自清洁性能的仿生网格状多级结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、光学接触角测量仪和高速成像等设备对材料表面进行了表征分析，结果表明：喷砂粗化结合激光烧蚀可以形成类蛱蝶鳞片网格状多级结构，该结构具有复杂的形态和复合尺度特征，其表面具有超疏水性能，静态接触角可达到162.6°，滚动角小于5°；液滴弹跳试验和自清洁性能试验结果表明，该仿生结构表面具有良好的低黏附力和自清洁性能，在脱附、减阻、自清洁等领域具有一定的应用潜力。

微夹持器是微操作系统的重要组成部分。作为微操作系统末端执行器，微夹持器钳口端面在工作过程中容易出现磨损、吸附杂质、结冰或结霜等问题，而且目前微夹持器大多是一体化加工而成，整体更换将造成资源浪费。本文设计了一种可拆卸式微夹持器，利用中心波长为1064 nm的纳秒激光器，在执行操作的钳口端面上加工出粗糙的微纳结构，使用无毒害的硬脂酸溶液浸泡改性，获得仿生超疏水表面。通过电化学实验，测试了仿生超疏水表面在酸、盐和碱环境中的耐腐蚀性能，通过自清洁、抗结冰和抗菌实验测试了该表面的防污、防冻和防菌性能。实验结果表明：仿生超疏水表面能够有效抵抗酸、盐和碱环境中的腐蚀，具有良好的防腐性能；有效防止灰尘、水滴和细菌等杂质粘附于钳口端面，保证钳口端面的清洁与卫生；在低温环境中，有效防止端面结霜或结冰，使微夹持器能够在恶劣环境中正常工作。

采用长石、高岭土、石英为主要原料制备了分相液滴自清洁釉。利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微镜接触角测量仪等测试仪器表征了样品性能。研究结果表明: 当二氧化钛添加量为5wt%时, 釉表面形成大量细小的孤立液滴, 体积分数达58.48%, 具有高的表面硬度(869.10 kg/mm2)和良好的亲水自清洁性(表 面润湿角为13.361°)。与现有的表面涂覆纳米涂料相比, 该自清洁釉耐磨性强, 制备方法简单, 在中高温建筑陶瓷领域有着良好的应用前景, 符合绿色环保 理念。

为了改善6061-T6铝合金的抗污和耐蚀性, 利用喷丸、电化学氧化与氟硅烷修饰相结合的方法, 在铝合金试件上构造出类荷叶表面所需的微/纳米双重复合结构, 并进行抗污清洁表面的性能分析。通过喷丸处理在铝合金表面形成微米级凹坑结构, 利用电化学氧化工艺制备出纳米级珊瑚状结构, 对铝合金表面进行氟化处理, 制备出具有微/纳米双重结构的抗污自清洁表面。最后, 对铝合金抗污自清洁表面的表面形貌、表观接触角、表面黏着能、自清洁性和耐蚀性等主要性能进行分析。实验结果表明: 喷丸和电化学氧化复合处理后, 铝合金表面的最大接触角为153°, 最小滚动角为5°, 具有较好的抗污自清洁性能; 表面硬度由原来的90HV提高至392HV, 动电位极化曲线显示表面电流密度相比未处理前下降了2~3个数量级, 表面耐磨性及耐腐蚀性能得到明显改善。

采用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG2000)改性TiO₂薄膜,研究了PEG2000添加量对TiO₂薄膜的微结构、表面形貌、透射率和自清洁性能的影响。以紫外光为光源,分析了PEG2000含量对TiO₂薄膜光催化活性的影响。结果表明,所制备的薄膜均为锐钛矿结构;通过调节PEG2000的添加量,可以调控薄膜的微观结构,从而调控TiO₂薄膜的光学性能和自清洁性能。

根据户外照明系统自清洁功能的需求, 基于光学薄膜理论, 对复合膜折射率和质量配比进行了理论分析与模拟, 采用电子束共蒸发技术镀制TiO2/Al2O3复合膜, 并对其做真空退火处理.在单晶控系统中, 通过控制左右两电子枪的束流, 镀制了不同质量配比复合膜.亲水性测试和甲基橙实验表明, 复合膜中TiO2的质量配比越高, 自清洁效果越好, 但亲水性和可见光透过率会降低.对不同质量配比的复合膜进行了检测和分析, 并通过调整质量配比来优化试验方案, 结果表明, TiO2/Al2O3质量配比为9: 1时, 该薄膜既具有自清洁亲水作用, 又具较高的可见光透过率.