为了探究碧凤蝶鳞片的光学特性及其形成机理,通过填充酒精溶液与改变入射角度的方式开展了碧凤蝶鳞片的变色实验,对前后翅鳞片的微观结构形态进行了观测与分析。构建了结构色鳞片的仿生结构模型,并结合传输矩阵法模拟鳞片膜系结构的反射光谱特性。碧凤蝶翅膀边缘黄绿色与青色区域表面均由下层蜂窝状网格陷光结构的黑褐色基鳞与上层褶皱凹坑状膜系结构的彩色鳞片构成。彩色鳞片由表面微凹坑底部与侧壁的2种结构色混合而成,且受天然光子晶体膜系结构及其精细尺寸的影响,对有机溶液、光照条件等具有敏感性变色特征。碧凤蝶鳞片具有的独特光学特性可为自适应变色伪装、传感检测等仿生智能材料领域提供一定的参考。

选择性激光烧结技术制备的石墨预制体致密度不高, 且内部疏松多孔导热系数也相对较低。本文通过改变选择性激光烧结工艺参数制备了相对密度在18.78%~24.95%的多孔石墨预制体, 并利用瞬态平板热源法测定其在室温下的有效导热系数, 研究了激光能量密度对选择性激光烧结石墨预制体导热性能的影响。结果显示在0.05~0.15 J/mm2之间激光能量密度与导热性能呈正相关的关系, 而在能量密度小于0.136 7 J/mm2时预制体的相对密度随着能量密度的增大而增大, 当能量密度大于0.136 7 J/mm2时预制体相对密度基本不变。通过引入能量密度与导热系数的相关系数, 建立了激光能量密度与多孔石墨预制体导热系数相关的导热理论模型, 并通过实验验证导热模型有效性。结果显示所建导热模型的预测值与多孔SLS石墨预制体实际测量值偏差小于1.5%。

为了分析高能激光对鳞片石墨改性酚醛树脂涂层的损伤机理, 本文采用激光辐照方法研究激光对该涂层的损伤过程。首先, 制备出纯酚醛树脂涂层和鳞片石墨改性酚醛树脂涂层, 使用不同的激光参数进行激光辐照实验, 根据损伤区域形貌和损伤面积分析鳞片石墨的对涂层的改性作用, 分析损伤区域微观形貌和内部残炭的石墨化程度, 通过对损伤中心进行三维成像来分析烧蚀凹坑的尺寸与烧蚀深度。最后, 根据不同颜基比涂层在激光辐照过程中损伤区域的面积和显微形貌, 分析了颜基比对激光损伤涂层过程的影响。分析结果表明: 酚醛树脂经激光辐照后会裂解生成石墨化程度不同的残炭, 经鳞片石墨添加改性后, 损伤区域的面积相比于纯酚醛树脂涂层最大可增加35 mm2。由此可知鳞片石墨的添加改性增强了涂层的横向散热能力, 但过高的颜基比会使具有粘附作用的残炭生成量减少, 进而导致鳞片石墨脱落明显, 涂层损伤严重。

利用离散偶极子近似（DDA）方法计算了圆形鳞片石墨粒子对中远红外消光性能与波长、圆片直径和厚度等的关系，结果表明，片径3～4 μm 的圆形鳞片石墨粒子（厚度为直径的1/10）对中远红外的消光性能较好，散射作用大于吸收作用，圆片粒子的消光性能明显好于对应有效半径的球形粒子的消光性能，圆片厚度越薄，消光系数越大，并逐渐趋于最大值。

鱼类体色观察常以鳞片为材料, 鱼鳍和鳞片都是皮肤的衍生物, 采用Nikon光学显微镜系统, 对白鲫和红鲫鱼鳍及相邻体位鳞片的色素细胞组成、分布及形态结构等进行了比较观察。鱼鳍薄而透明, 显微镜下观察发现鱼鳍从近体端到远体端在色素细胞总体分布上呈现出由密集逐渐稀疏的变化特征。白鲫背、胸、腹、臀、尾鳍五种鱼鳍中都分布有黑色素细胞、黄色素细胞和红色素细胞三种色素细胞类型。红鲫鱼鳍中则仅观察到黄色素细胞和红色素细胞两种色素细胞类型。同时不同部位鱼鳍与其基部相邻鱼鳞上层在色素细胞的组成上是一致的。在白鲫和红鲫的鳞片中均存在着丰富的虹彩细胞, 但在鱼鳍中未观察到典型的虹彩细胞的分布, 提示在鱼类体色发育中, 虹彩母细胞可能具有与其它几种色素母细胞不同的迁移途径。