为了实现液相中氢气体积分数的准确检测, 该文利用钯、氧化硅超疏水溶胶和倾斜光纤光栅制备了氢气传感器。首先, 在倾斜光纤光栅表面采用磁控溅射法涂覆了一层致密的钯膜, 用于响应氢气体积分数变化信息; 然后, 采用镀膜提拉法在钯膜表面涂覆一层氧化硅超疏水膜, 用于阻止水分子进入钯膜内部, 导致钯膜从光纤表面脱落, 进而增强了传感器在液相环境下运行的稳定性。实验研究了钯膜厚度对传感器氢敏响应特性的影响, 并利用传感器对液相中的氢气体积分数进行了检测。研究结果表明, 传感器能准确响应液相中氢气体积分数的变化信息, 当钯膜厚度为120 nm时, 灵敏度达到-15.29 pm/%, 最大相对误差为8.67%。

氧化锆陶瓷以其优异的力学性能和生物相容性被广泛用作牙科修复材料。通过表面改性工艺调控氧化锆陶瓷的表面润湿性，可以进一步拓展其在不同领域的应用。基于此，笔者提出了一种高效、低成本的激光加工+硅油修饰+热处理复合工艺，并采用该工艺制备了超疏水氧化锆陶瓷表面。首先通过纳秒激光加工在氧化锆陶瓷表面诱导出周期性多级微纳结构，而后利用硅油异丙醇混合溶液（硅油体积分数为0.4%）修饰+低温热处理来降低激光处理后氧化锆陶瓷的表面能，制备出了表面接触角高达153.8°具有超疏水特性的氧化锆陶瓷。加工前的氧化锆陶瓷的接触角为80.4°±2.1°，展现出亲水性；经纳秒激光加工后，液滴完全浸润表面，接触角变为0°，表面转变为超亲水表面。采用硅油异丙醇混合溶液修饰+低温热处理工艺实现了表面超亲水特性向超疏水特性的转变。超疏水氧化锆陶瓷在空气环境和胶带剥离实验中分别保持了优秀的稳定性和耐久性。通过改变激光的扫描速度及扫描间距可以精准调控液滴在材料表面的润湿性和黏附性。所提方法相较于传统激光加工方法提高了制备效率，降低了生产成本，有望扩展超疏水氧化锆陶瓷在医疗领域的应用。

Droplet controllable manipulation over a wide temperature range has promising applications in microelectronic heat dissipation, inkjet printing, and high temperature microfluidic system. However, the fabrication of a platform for controllable droplet manipulation using the methods commonly used in industry remains a tremendously challenge. The popular method of controlling droplets is highly dependent on external energy input and has relatively poor controllability in terms of droplet motion behaviors and manipulation environment, such as distance, velocity, direction and a wide temperature range. Here, we report a facile and industrially applicable method for preparing Al superhydrophobic (S-phobic) surfaces, which enables controlled droplet bouncing, evaporation, and transport over a wide temperature range. Systematic mechanistic studies are also investigated. Extreme wettability surfaces were prepared on Al substrate by a composite process of electrochemical mask etching and micro-milling. To investigate the evaporation process and thermal coupling characteristics, controlled evaporation and controlled bouncing of droplet in a wide temperature range were conducted. Based on the evaporation regulation and bouncing mechanism of droplets on an extreme wettability surface, by using Laplace pressure gradients and temperature gradients, we realized controlled transport of droplets with confluence, split-flow, and gravity-resistant transport over a wide temperature range, offering a potential platform for a series of applications, such as new drug candidates and water collection.

为了解决厨房用开关面板抗油污沉积的问题, 采用飞秒激光在开关面板表面制备出微纳米复合结构表面, 实现了超疏水性, 进而减少油污沉积附着,研究了聚碳酸酯(PC)开关面板的激光烧蚀阈值、不同激光工艺参数和微纳结构对表面浸润性的影响。结果表明, PC开关面板在515nm波段下的烧蚀阈值为1.66μJ; 当激光能量为1.6μJ、扫描速率为200mm/s、搭接率为1/3线宽时, 其表面液滴接触角为161°, 表现出超疏水特性。经激光表面处理后的PC面板具有超疏水性,可实现表面的自清洁作用, 显示出巨大的市场潜力。

采用化学刻蚀法, 在钠钙硅玻璃表面进行化学刻蚀。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备纳米二氧化硅颗粒, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)控制其团聚度, 然后在化学刻蚀后的玻璃表面喷涂不同团聚度的纳米二氧化硅颗粒, 构建多级微纳结构, 进一步经全氟癸基三乙氧基硅烷(PFTS)修饰, 获得超疏水玻璃表面。利用扫描电子显微镜、接触角测量仪等测试方法对涂层的微观形貌、润湿性等进行了表征。结果表明: 所制备的玻璃表面具备牢固的超疏水特性, 经过600目砂纸循环摩擦50次后仍可保持水接触角为156.13°±2°。玻璃表面的超疏水性归因于低表面能物质PFTS和表面微纳结构的共同作用, 其较好的耐磨性归因于玻璃表面刚性的微米级粗糙结构与喷涂的纳米级SiO2颗粒在玻璃表面堆积形成的结构相互交错, 构成了更为耐磨的微-纳结构。

从超疏水理论出发，基于三种典型的基本润湿性模型揭示了材料表面粗糙度与固液接触面积对于制备超疏水表面的重要性。在此基础上，综述了直接激光写入（DLW）、直接激光干涉图案化（DLIP）以及激光诱导周期性表面结构（LIPSS）方法各自的优缺点。其中：DLW方法利用高能激光束对材料表面进行烧蚀，具备较高的自由度，能在各种材料表面构建任意三维结构，但其表面加工精度较差，难以建立多层次结构；DLIP方法利用多个相干激光形成的干涉图案对材料表面进行有选择的去除，能形成更精细的周期性三维微纳米分级结构；LIPSS方法可在材料表面获得大量空间周期在数百纳米的波纹结构，但加工时间较长。最后，从制备参数、表面结构形貌以及疏水性能等方面对不同的超疏水表面制造方法进行了归纳，并对其研究现状及发展方向进行了分析和探讨。

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。

作为一种典型的微纳光学元件，仿生复眼微视觉系统有机结合了光子学与微纳米技术的前沿科学成果，在机器人视觉导航、无人驾驶、微型飞行器系统等前沿领域具有广阔的应用前景。超快激光加工作为一种先进的制造技术，具有真三维加工、适用多种材料、微纳加工精度等优异特征，已成为制造多级结构仿生复眼视觉系统的理想工具。本文介绍了自然界昆虫复眼的结构特点，阐述和分析了各类型仿生复眼的超快激光加工研究进展，包括平面微透镜阵列、超疏水复眼透镜和大视场复眼透镜，最后分析了超快激光加工技术制备复眼透镜存在的问题和发展趋势，为仿生复眼视觉系统的进一步研究与开发提供有效参考。