液滴/气泡定向操纵在雾水收集、化学微反应和生物医疗检测等领域有广泛应用。然而,仿生人造界面浸润材料和利用外场激励实现液滴定向操纵策略均受限于其本征限制。例如,基于化学润湿梯度和结构梯度的被动式液滴运输受限于速度和体积范围;而基于电、磁、光和热场驱动的主动式液滴操纵技术受限于其本征缺陷。本文提出基于飞秒激光制备各向异性微结构的机械调谐液滴操纵技术,即通过机械拉伸和机械振动调控液滴和水下气泡行为。主要研究内容有:1.利用飞秒激光直写技术和润滑液注入技术制备各向异性润滑微沟槽表面,通过机械拉伸实现液滴和水下气泡滑移/钉扎的原位可逆调谐。研究不同参数,如润滑油膜厚度、液滴/气泡体积和结构参数对液滴/气泡滑移行为的影响规律。调谐机制在于机械应变导致润滑油厚度减少,进而导致平坦和均匀润滑液弯月面变得不均匀,更进一步导致接触角滞后及对应阻力的增加。最后,演示微沟槽表面液滴和水下气泡运动的实时动态操纵,并验证其耐用性和鲁棒性。2.利用飞秒激光倾斜烧蚀制备各向异性超疏水倾斜微壁阵列,通过机械振动驱动实现多性能（多模式,大体积范围和高速）液滴操纵,其优异性能来源于超疏水倾斜微壁阵列上液滴的滚动运输模态。单向运输的力学机制在于液滴与倾斜微壁阵列的接触面积差导致的粘滞阻力差。在不同激励幅值与频率下,存在最佳沟槽宽度与最佳液滴运输能力对应。设计制备特定形状（环形,曲面和“L”形）倾斜微壁阵列,实现特定路径的液滴运动。通过结合多液滴序列运输与水基液滴混合实现大体积范围水基液滴的混合微反应,在液滴操纵领域显示应用潜力。3.利用飞秒激光倾斜加工与润滑液注入制备各向异性润滑棘齿阵列,在机械水平振动下,实现全液滴高性能定向操纵。其原理在于各向同性振动诱导的对称惯性驱动力与各向异性润滑棘齿结构诱导的不对称粘滞阻力的相互竞争。研究加工参数对结构参数的影响,和结构参数对运输能力的调控。研究机械振动（频率和幅值）对液滴运动的实时调控能力,实现液滴整流器的高性能液滴操纵,包括超大体积范围（0.05～2000 μL）、高速（0～60 mm/s）、管内液柱、可编程序列、双向、全基底材料适用和耐用性等。制备基于液滴整流器的手持式生物医疗检测枪与便携式检测箱,为生物医疗检测应用（ABO血型检测与抗癌药物筛查等）奠定基础。本学位论文将飞秒激光制备的各向异性微结构和机械调谐（机械拉伸和机械振动）策略相结合,实现液滴/水下气泡定向操纵,展示该方法在生物医疗检测、化学微反应、细胞工程、物质传输和信息加密/解密领域的应用潜力。