分级纳米材料具有比表面积大、不易团聚以及成膜后孔隙率高等特点，在气体传感器和表面增强拉曼散射(SERS)领域具有很好的应用前景。氧等离子体刻蚀是一种常用的表面处理技术，可实现多种材料的表面改性及分级结构的制备。本文以氧等离子体刻蚀技术为基础，研究了基于聚合物平膜和电纺聚合物纤维膜制备分级结构纳米材料的方法，制备出形貌可调的金属和金属氧化物分级结构，并重点分析了工艺参数对材料形貌的影响以及分级结构纳米材料的SERS特性和气敏特性。　　(1)研究了氧等离子体刻蚀技术在分级聚合物平膜制备中的应用。利用氧等离子体对聚酰亚胺(PI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、SU-8负性光刻胶以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜进行了表面刻蚀，分析了材料的种类、分子量以及刻蚀时间等参数对聚合物形貌的影响，制备的PI分级结构间隙小、密度大、分布均匀，可用于制备SERS衬底。　　(2)研究了Ag包覆PI纳米棒阵列的制备及其SERS特性，实现了结构可调的柔性SERS衬底简单快捷制备。基于分级PI平膜，采用磁控溅射的方法制备了Ag包覆PI纳米棒阵列。控制氧等离子体刻蚀时间和溅射Ag膜厚度可以调节Ag包覆PI纳米棒间隙、密度和直径，进而实现衬底SERS活性的调节。对浓度为10-6 M的尼罗兰(NB)测试结果表明，在氧等离子体刻蚀时间为30 s和溅射Ag膜厚度为70 nm的情况下，Ag包覆PI纳米棒阵列具有最大的SERS光谱峰值强度并具有较好的均匀性。　　(3)研究了氧等离子体刻蚀技术在分级聚合物纤维制备中的应用。采用静电纺丝技术制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纤维膜，经氧等离子体刻蚀后制备出枝干状分级结构，研究了氧等离子体刻蚀时间和功率对纤维形貌的影响，在氧等离子体刻蚀功率为100 W（功率密度为0.56 W/cm2）且刻蚀时间小于30 s的条件下，制备出的分级PVP纤维表面结构均匀，且分枝直径和间隙均在纳米尺度。　　(4)研究了Ag包覆分级PVP纤维膜的制备及其SERS特性，实现了具有高增强能力和均匀性SERS衬底的简单快捷制备。基于分级PVP纤维制备出结构可调的Ag包覆分级PVP纤维膜。通过调节氧等离子体刻蚀时间和溅射Ag膜厚度实现了对Ag包覆分级PVP纤维表面形貌的调节，进而实现了对衬底SERS增强能力的调节。在氧等离子体刻蚀时间、溅射Ag膜厚度和电纺时间分别为30s、60 nm和60 s时得到最强的SERS活性，能够实现浓度为10-10 M的NB溶液的检测，且光谱峰的相对标准偏差低于8％，具有较好的均匀性。　　(5)研究了Au@Ag包覆分级PVP纤维膜的制备及其SERS特性。基于分级PVP纤维制备了Au@Ag包覆分级PVP纤维膜，研究了Au膜厚度对衬底的SERS增强能力和稳定性的影响。当Au膜的厚度为2.5 nm、Ag膜厚度为57.5 nm时，Au@Ag包覆分级PVP纤维膜具有与Ag包覆分级PVP纤维相仿的SERS增强能力，并且能够在大气环境下较长时间保持稳定的SERS活性。　　(6)研究了分级SnO2纤维膜的制备及其气敏特性，实现了具有大比表面积气敏材料的制备。以分级PVP纤维为模板，采用磁控溅射SnO2的方法制备了分级SnO2纤维膜。在氧等离子体刻蚀时间为30 s且溅射时间为190 s时，分级SnO2纤维膜具有较好的乙醇敏感特性，对1000 ppm乙醇的响应为113，响应和恢复时间分别为8s和4s。　　(7)研究了有序悬空分级SnO2纤维膜的制备及其气敏特性。以制备的沟道型叉指电极作为衬底，以有序电纺PVP分级纤维为模板实现了有序悬空分级SnO2纤维膜的制备。与无序的分级SnO2纤维膜相比，有序悬空分级SnO2纤维膜的乙醇响应有所提高，且响应和恢复时间降低到6s和2s。