经过长期的生存竞争和自然选择，动物和植物进化出了与环境相适应的各种独特功能。随着近代显微成像技术的发展，人们发现在这些动植物表面具有一些独特的微纳米结构，结合表面的化学特性，从而产生独特的功能，帮助生物在残酷的自然选择中生存下来。基于向自然学习进而服务于人类生活和科技发展的理念，仿生学逐渐诞生。
　　在制备仿生功能表面结构方面，各种微纳加工手段已被成功运用。然而随着仿生对象结构复杂度的提高，传统平面微纳加工技术由于其复杂造型能力弱，而3D打印技术又具有可选择材料范围窄、效率和精度难以兼顾的局限性，越来越难以满足高效、高精度地制造复杂三维功能器件的需求。这一现状驱使了人们对三维微纳加工方法的探索。飞秒激光微纳加工技术作为新兴的加工手段，具有加工精度高、加工材料范围广、不需要掩模、对环境要求低的特点，同时还可以实现表面化学改性。本文以飞秒激光微纳加工技术为基础，结合激励响应材料的变形能力，各取优势，提出了一种低成本、可扩展化的三维微纳结构复合加工技术，并展示了在水下空气层保持、信息加密/解密，微物体捕获等方面的应用。
　　围绕飞秒激光结合激励响应变形材料的聚合物自生长技术，本文的内容主要包括:
　　1.介绍了自然界润湿性功能表面原型、润湿性理论、目前润湿性表面制备方法和不足、基于激励响应材料的微加工技术进展，并提出课题的研究意义和内容。
　　2.介绍飞秒激光微纳米加工平台，随后介绍利用此平台在双轴拉伸的硅胶膜表面制备三维柱结构的方法，初步探究了聚合物自生长的原理。随后通过设计加工顺序，对微柱的弯曲方向进行了调控。在疏水硅胶膜表面制备微柱结构后，实现了荷叶效应的仿生制造。在亲水修饰的硅胶膜表面，制备了微柱结构，实现了亲水-疏水可切换功能。
　　3.利用飞秒激光在热响应可收缩聚苯乙烯薄膜表面实现了聚合物可控生长和原位调控，进一步发展了聚合物自生长方法。详细探究了聚合物自生长和弯曲原理。充分利用飞秒激光加工技术的灵活性，制备了多种截面微直柱和表面多样化组装结构。随后展示了在表面微物体捕获/释放、信息加密/解密和表面润湿性调控方面的应用。
　　4.进一步发展了聚合物自生长方法，使用飞秒激光切割热收缩膜，再通过外部限制加热收缩的方式，实现了聚合物的自生长-自分叉。经过低表面能修饰后，使用分叉结构捕获亲水二氧化硅小球，实现了具有仿槐叶萍打蛋器结构和顶部亲水化学特性的人工结构制备。随后展示了三级分叉结构在液滴无损搬运上的应用。
　　5.对自生长-自分叉方法制备的多种结构进行了水下空气层保持能力表征。分别在负压和正压条件下，表征了表面空气层和气液界面变化。结果证实了小球-分叉复合结构具有最好的空气层保持能力。验证了当气液界面远离结构顶部时，亲水小球的钉扎作用。发现了当气液界面靠近结构顶部时，亲水小球像磁铁一样对界面有吸附作用，有助于恢复气液界面。