通过微纳结构进行表面功能化不仅是一个受仿生学启发的蓬勃发展的研究领域，而且对各种实际应用也具有重要意义。实现各种表面功能的关键是制造具有可控尺寸、层次和成分的表面微纳结构，这推动了微纳制造技术的不断进步。中国清华大学材料科学与工程学院激光材料加工研究中心的研究人员花了数年时间开发激光制造技术，以制备表面微纳结构并探索其功能应用。我们已经建立了单独和精细控制微米级和纳米级特征的能力，以及控制它们如何组合以形成不同类型的多级结构的能力。我们研究的功能和应用包括极端润湿性、防冰、宽带光吸收、结构颜色、太阳能水蒸发、热界面管理、摩擦学特性、表面增强拉曼光谱和用于能源应用的光电催化等。
使用超快激光器更好地控制结构制造并开发更灵活的制造方法是我们持续研究的重点之一。除了控制超快激光烧蚀过程外，我们最近还证明了超快激光烧蚀固体表面后颗粒的原位沉积也可以被控制并用作局部微加法过程，以堆积分层表面结构。等离子体羽流的形成是固体脉冲激光烧蚀过程中的普遍现象。来自等离子体羽流的产物可以被收集起来供外部液体或基板使用。相比之下，在超快激光表面结构过程中，等离子体羽流中的一些纳米颗粒原位沉积回照射表面。对于特定应用，原位沉积的结构特征在增强光吸收、敏感性和能量转换等表面特性方面发挥着重要作用。然而，是否以及如何控制原位沉积过程仍然是一个悬而未决的问题。我们最近的研究表明，它能够控制原位沉积过程，例如，在微锥阵列顶部构建堡垒状结构，而不仅仅是产生随机分布的纳米颗粒。所揭示的激光-物质相互作用机制可以激发未来的研究兴趣，探索使用超快激光制造功能表面微纳结构的新可能性。
