材料表面的反射特性在光子、电子、传感应用等方面有着非常大的应用潜力,尤其是金属材料,如Au、Ag、Pt、Cu、Al等,在光子、电子、红外传感、雷达隐身、拉曼光谱检测增强等领域都有着重大的应用。目前,由于能源日益短缺,而太阳能的可持续性以及绿色环保的特点,使其成为了目前最为理想的能源之一。增强材料对太阳能主要辐射波段的吸收,是增强光电、光热转换效率的有效途径之一。一般来说,改变材料表面抗反射性能的手段主要有抗反射涂层和抗反射结构。本文采用纳秒脉冲激光直写的方法在铜金属表面诱导出具有抗反射性能的微纳复合结构。通过研究激光烧蚀中等离子体膨胀、冷却以及沉积的过程、激光诱导微纳复合结构形态变化的过程,以及复合结构的组成特征,综合分析激光诱导金属微纳复合结构的形成机制;对微纳复合结构的制备进行工艺研究,并对不同结构表面进行入射光吸收率检测,进而分析材料表面的吸收性能、激光加工参数以及表面结构形貌之间的关系;最后利用模拟太阳光对结构样件进行光照升温和蒸馏试验,以材料表面的温度变化、光热转换效率以及蒸馏速率作为性能评估标准,证明微纳复合结构对材料表面吸光性能的增强作用,具体的研究方法和结论如下:(1)利用ICCD和成像光谱仪研究光致等离子体的动态膨胀过程以及光谱信息,利用微观检测分析在加工过程中微纳复合结构的形态变化过程,利用EDS和XRD对结构表面进行成分分析,结果表明高能量的纳秒脉冲激光作用于材料表面,部分材料被去除,同时由于等离子体膨胀与强烈的热积累作用,大量的熔融物喷溅出表面并堆积在加工区域,形成无规则的微米结构,此外激光诱导产生的等离子体受环境作用被限制在极小的空间与大气分子发生强烈作用,产生金属纳米氧化颗粒,等离子体冷却后团聚在一起,并受重力作用沉积在材料表面,最终形成材料表面的微纳结构。(2)通过改变激光参数得到不同形貌特征的抗反射表面,研究扫描速度和扫描间距对微观形貌的影响,结果表明增加扫描速度会使结构间的落差变大,而增加扫描间距可以得到规律的周期性沟槽结构;利用分光光度计测量结构表面在220-2500nm波段的吸光率,结果表明微纳结构能够很大程度地改善材料表面的抗反射性能,尤其在220-800nm波段,平均吸收率达到98%,而结构形貌对材料表面在近红外波段的吸光性能影响较大,合理尺度的微米结构能有效地增强材料表面的抗反射性,通过优化的抗反射表面在220-2500nm的平均吸光率可达到90%以上(抛光铜表面为19.4%)。(3)利用氙灯模拟太阳光对具有不同形貌特征的结构表面进行光照升温和蒸馏性能测试(以抛光件为对比),结果表明微纳复合结构很大程度地提高了材料表面光热转换效率,结构表面受光照后温度快速上升而且表现明显,而在蒸馏测试中,具有抗反射结构表面出更高的光热转换效率,达到抛光样件的1.5-2倍,而结构表面的蒸馏速率是抛光表面的两倍以上。