自然界中的生物在经历数亿万年的优胜劣汰,形成了相对完整成熟的生态体系。向自然界多样化的生物学习,研究与分析生物表面结构与功能特征是新型功能材料发展的重要主题。近年来,研究人员通过诸多微纳米加工手段在材料表面制备了丰富多样的结构。飞秒激光加工技术作为一种新型的微纳米加工手段,以其超高的瞬时功率、加工精度高、无需掩膜、不受材料限制等诸多优势,在微纳米制造领域扮演着重要的角色。本课题将飞秒激光加工技术与仿生设计理念相结合,通过合理地选择加工参数,成功制备了各向异性的斜锥阵列结构。通过原理分析以及模型建立为结构的功能拓展提供理论支撑,最终成功实现了振动条件下液滴搬运以及水下气泡运输等功能。全文的主要工作内容包括以下几个部分:(1)从飞秒激光与材料之间的相互作用机制可知,飞秒激光烧蚀材料表面获得微纳米结构是一个相当复杂的过程。选择合适的加工材料,通过实验现象选择合适的加工参数,分析加工参数对结构形貌的影响,最终采用最优的激光加工参数,成功在硅片表面制备深度以及间距可控的斜孔阵列结构,并通过转印在PDMS上获得了相应的斜锥阵列结构。(2)系统研究不同斜锥间距对材料表面静态浸润性和动态浸润性的影响,并通过对浸润性的调控,实现了在垂直振动下液滴在表面水平运动的功能。建立相关理论模型分析了液滴如何在垂直震动产生的不对称力的驱动下实现定向运动。该理论分析有助于开发和优化新的结构表面,实现以接触线与界面的相互作用来操纵液滴的功能。(3)以斜锥阵列结构为基础,发展水下气泡运输的相关应用,根据水下气泡在结构表面上的形态以及扩散方式,提出该各向异性表面同样可以根据钉扎力的差异实现气泡运输的课题,并通过实验成功证明了该结构表面在水下运输气泡的可行性。展示出斜锥阵列结构在微流体操纵上独特的优越性,在微流控设备的开发设计具有一定的意义。