微纳米图案赋予材料及其表面独特的物理、化学和生物等性能,一直以来都是科学理论和实际应用的热点之一。响应性表面微纳米图案可以通过外界刺激动态调控表面微纳米结构,从而实现对材料表面性能的动态调控,是实现智能高分子表面的关键环节。与刻蚀等图案化技术相比,利用材料表面不稳定性构筑褶皱微纳米图案的方法具有简单、高效和易于大面积制备等特点,是制备表面微纳米图案的一类通用方法。然而高分子表面上的微纳米图案一旦形成后就被锁定在最终状态,其拓扑形貌难以再进行原位动态调节,如何实现微纳米褶皱图案的动态调控仍然是一个巨大的挑战。本论文将动态化学和响应性材料引入到褶皱体系中,制备了一系列紫外光、可见光、温度和红外光等多种刺激响应性的动态微纳米褶皱图案化表面,提出了一类简单有效地构筑动态微纳米褶皱图案化表面的普适性方法。基于这一策略,我们不仅实现对材料表面微纳米形貌的动态调控,而且实现了对浸润性、光学透明性、摩擦和黏附等表面性能的动态调控,并进一步探索了动态褶皱图案在无墨水动态显示、智能光学窗、盲文活字印刷、动态表面增强拉曼散射基底等的潜在应用。这种利用动态化学构建动态褶皱图案的方法非常简单有效,易于设计和调控,且具有修复历史损伤和多功能化等优点,为制备功能材料和智能器件提供了新的思路。具体研究内容如下:一、首先将动态Diels-Alder(D-A)化学引入到双层褶皱体系中,以含呋喃的聚合物和双马来酰亚胺作为可逆交联表层,通过控制表层D-A反应的交联程度和模量来实现对褶皱图案的动态调控。利用原子力显微镜(AFM)等手段原位监控了表层模量和图案形貌随加热时间的变化,证实了D-A反应是控制褶皱图案的关键。进一步通过控制反应温度实现了动态D-A反应对上层聚合物交联程度和模量的可逆循环调控,实现褶皱图案的动态擦除和再生,制备出热可逆的动态褶皱图案化表面。实现了对黏附性、浸润性、光学透明性等表面性能的动态调控,为构筑智能响应表面和功能材料提供了新思路。二、为了提高刺激响应性动态褶皱图案区域选择性和灵敏度,我们将光敏的蒽基团引入到表层动态交联聚合物网络中,构建了光响应的动态褶皱微纳米图案,有效地提高了动态褶皱图案的响应速度和灵敏度。通过对蒽二聚可逆反应动力学和表面褶皱图案特征尺寸的监测和分析,构建了曝光时间与反应程度、表面模量和褶皱特征尺寸的定量关系。进一步利用光聚合的空间分辨特性,结合选区曝光和光刻技术,设计和制备出一系列具有丰富形貌和尺寸特征的多级次微纳米复合图案。在此基础上,开发了一种利用动态光可逆复合褶皱图案实现盲文活字印刷的新方法。三、进一步将光响应动态褶皱和自褶皱技术结合起来,利用氟化聚合物表面自组装和偶氮苯的可逆光致异构化,发展了一种简单有效、自下而上制备光控可逆自褶皱图案化表面的新方法。自然界的微纳米图案都是通过自组装的方式来实现的,如何在自组装体系实现对褶皱微纳米图案的动态调控更具仿生意义。我们详细研究了自组装图案的形成机理,证实了微纳米图案的形成是由于光异构化过程中表面自组装层和下层基体的体积变化的错配造成的。利用偶氮苯基团在不同波长的光照下的可逆异构化,动态调控上下层之间的应力发展,进而可逆地控制褶皱图案的产生和消除,获得动态可调的黏附性、摩擦力和浸润性。四、结合纳米压印和动态褶皱图案技术,我们构建了动态多级次表面图案,利用微纳米图案的协同作用提升了表面性能。多级次结构的制备过程相当繁琐复杂,而且这些微纳米图案一旦构筑好以后就受限于工艺而被锁定在最终的状态,很难再实现微纳米结构的动态变化。因此,如何实现对多级次复合图案的动态调节始终是一个亟待解决的难题。我们将光热响应的碳纳米管引入到双层褶皱体系中,制备成具有光热转换性质的CNT/PDMS复合基底,作为原位调控微纳米复合结构的平台,通过红外光简捷地实现微纳米复合图案的动态消除和循环再生,实现了光热响应的动态微纳米褶皱图案。进一步结合纳米压印、氧等离子体处理和动态褶皱技术,制备出一系列具有不同尺寸和形貌结构的多级次微纳米复合图案,实现了对多级次褶皱复合微纳米图案的原位动态调控,并探究了其在光学透明性和表面增强拉曼散射基底等方面的应用。