| 摘要 | 第5-8页 |
| Abstract | 第8-11页 |
| 第1章 绪论 | 第16-42页 |
| 1.1 微纳制造在制造业发展中的意义 | 第16-23页 |
| 1.2 飞秒激光微纳加工技术 | 第23-28页 |
| 1.2.1 飞秒激光的特点和优势 | 第23-25页 |
| 1.2.2 基于脉冲整形的飞秒激光微纳加工新方法 | 第25-28页 |
| 1.2.2.1 飞秒激光与物质相互作用过程的监测方法 | 第25-26页 |
| 1.2.2.2 飞秒激光脉冲整形技术 | 第26-27页 |
| 1.2.2.3 飞秒激光整形脉冲的加工优势 | 第27-28页 |
| 1.3 飞秒激光制备表面微纳结构 | 第28-39页 |
| 1.3.1 激光诱导表面周期（条纹）结构 | 第28-33页 |
| 1.3.1.1 近波长条纹结构的生成机理 | 第30-31页 |
| 1.3.1.2 亚波长条纹结构的生成机理 | 第31-33页 |
| 1.3.2 表面周期性微纳结构的大面积制造及其应用 | 第33-36页 |
| 1.3.3 石墨烯等纳米材料的表面微纳制造及其应用 | 第36-39页 |
| 1.4 本论文主要研究内容及创新点 | 第39-42页 |
| 第2章 飞秒激光与材料相互作用的等离子模型：瞬时局部电子动态决定表面周期结构的形貌 | 第42-56页 |
| 2.1 飞秒激光与非金属相互作用的等离子模型 | 第42-49页 |
| 2.1.1 基本假设 | 第42-43页 |
| 2.1.2 自由电子的产生 | 第43-45页 |
| 2.1.3 材料的瞬态光学性质 | 第45-47页 |
| 2.1.4 自由电子弛豫时间 | 第47-49页 |
| 2.2 表面周期结构源于瞬时局部电子动态：周期大小与电子密度的关系 | 第49-51页 |
| 2.3 飞秒激光脉冲序列调控瞬时局部电子密度 | 第51-55页 |
| 2.3.1 脉冲延迟 | 第52-53页 |
| 2.3.2 子脉冲个数 | 第53-55页 |
| 2.4 本章小结 | 第55-56页 |
| 第3章 飞秒激光脉冲序列调控熔融石英表面周期结构的方向、周期和形貌 | 第56-84页 |
| 3.1 飞秒激光脉冲序列加工系统 | 第56-61页 |
| 3.1.1 飞秒激光系统 | 第56-57页 |
| 3.1.2 脉冲整形器 | 第57-59页 |
| 3.1.3 脉冲序列加工光路及加工终端 | 第59-61页 |
| 3.2 飞秒激光传统脉冲诱导表面周期结构 | 第61-67页 |
| 3.2.1 不同材料上的表面周期结构 | 第61-63页 |
| 3.2.2 飞秒激光诱导熔融石英表面周期结构 | 第63-66页 |
| 3.2.3 传统脉冲加工的局限性 | 第66-67页 |
| 3.3 飞秒激光双脉冲改变熔融石英表面周期结构的方向和周期 | 第67-74页 |
| 3.3.1 飞秒激光双脉冲序列 | 第67-69页 |
| 3.3.2 近波长周期结构周期减半 | 第69-70页 |
| 3.3.3 从近波长周期结构到亚波长周期结构的转变 | 第70-74页 |
| 3.4 飞秒激光多脉冲序列调控结构周期并制备“双光栅”结构 | 第74-79页 |
| 3.4.1 飞秒激光多脉冲序列 | 第74-75页 |
| 3.4.2 改变子脉冲个数调节表面周期结构的周期大小 | 第75-78页 |
| 3.4.3“双光栅”结构 | 第78-79页 |
| 3.5 熔融石英表面周期结构几何形态变化的机理解释 | 第79-82页 |
| 3.5.1 表面周期结构的周期变化与电子密度的关系 | 第79-82页 |
| 3.5.2“双光栅”结构的形成 | 第82页 |
| 3.6 本章小结 | 第82-84页 |
| 第4章 不等间隔飞秒激光脉冲序列制备三维纳米柱状结构 | 第84-94页 |
| 4.1 脉冲序列设计和参数范围的确定 | 第84-86页 |
| 4.1.1 设计思路 | 第84-85页 |
| 4.1.2 确定激光能量范围和脉冲串个数 | 第85-86页 |
| 4.2 表面周期结构随脉冲延迟的变化规律 | 第86-90页 |
| 4.2.1 烧蚀形貌同时随两个脉冲延迟的变化规律 | 第86-89页 |
| 4.2.2 脉冲延迟t_1对烧蚀面积的影响 | 第89页 |
| 4.2.3 脉冲延迟t_2对烧蚀面积的影响 | 第89-90页 |
| 4.3 三维纳米柱状结构的形貌特征及其调控方法 | 第90-93页 |
| 4.3.1 纳米柱状结构的三维形貌特征 | 第90-91页 |
| 4.3.2 调控三维纳米柱状结构的几何形貌 | 第91-93页 |
| 4.4 本章小结 | 第93-94页 |
| 第5章 飞秒激光脉冲序列在硅表面制备大面积微纳多级结构 | 第94-108页 |
| 5.1 飞秒激光传统脉冲在空气中制备大面积均匀的近波长周期结构 | 第94-97页 |
| 5.1.1 选择激光能量以提高加工质量 | 第94-95页 |
| 5.1.2 优化扫描方向和扫描速度以提高结构的均匀一致性 | 第95-96页 |
| 5.1.3 制备大面积均匀近波长表面周期结构 | 第96-97页 |
| 5.2 飞秒激光传统脉冲在水中硅表面制备大面积纳米周期结构 | 第97-100页 |
| 5.2.1 水下加工实验装置 | 第97-98页 |
| 5.2.2 水环境下得到的纳米光栅结构 | 第98-99页 |
| 5.2.3 扫描速度对水下大面积制备纳米光栅结构的影响 | 第99-100页 |
| 5.3 飞秒激光脉冲序列制备大面积微纳多级结构 | 第100-103页 |
| 5.3.1 飞秒激光脉冲序列制备表面微纳多级结构 | 第101-102页 |
| 5.3.2 脉冲序列与传统脉冲在空气和水中的加工结果对比 | 第102-103页 |
| 5.4 微纳多级结构的表面浸润性及其在表面增强拉曼检测中的应用 | 第103-106页 |
| 5.4.1 不同表面微纳结构的接触角 | 第103-104页 |
| 5.4.2 表面增强拉曼检测 | 第104-106页 |
| 5.5 本章小结 | 第106-108页 |
| 第6章 石墨烯基纳米材料的飞秒激光烧蚀特性研究及其大面积表面微纳结构在超疏水仿生表面的应用 | 第108-138页 |
| 6.1 石墨烯薄膜材料的合成与表征 | 第108-110页 |
| 6.1.1 石墨烯薄膜的合成 | 第108-109页 |
| 6.1.2 物理化学性质的表征 | 第109-110页 |
| 6.2 飞秒激光对石墨烯薄膜的烧蚀特性研究（与高定向热解石墨对比） | 第110-118页 |
| 6.2.1 烧蚀形貌随激光能量和脉冲个数的变化规律 | 第110-113页 |
| 6.2.2 烧蚀阈值和焦斑尺寸的测定 | 第113-116页 |
| 6.2.3 多脉冲累积效应 | 第116-118页 |
| 6.3 在石墨烯薄膜表面制备三维“石墨烯花”微结构 | 第118-127页 |
| 6.3.1“石墨烯花”结构的制备与调控 | 第118-121页 |
| 6.3.2 泵浦-探测技术观测“石墨烯花”形成过程的材料喷发过程 | 第121-123页 |
| 6.3.3 石墨烯薄膜结构对“石墨烯花”形成的影响 | 第123-127页 |
| 6.4 激光扫描方法制备大面积“石墨烯花”阵列及其表面浸润性研究 | 第127-136页 |
| 6.4.1 制备大面积“石墨烯花”阵列 | 第127-131页 |
| 6.4.2 大面积“石墨烯花”阵列的表面浸润性研究 | 第131-132页 |
| 6.4.3 表面粗糙度和化学成分的表征 | 第132-136页 |
| 6.5 本章小结 | 第136-138页 |
| 结论与展望 | 第138-142页 |
| 参考文献 | 第142-152页 |
| 攻读博士学位期间学术成果清单 | 第152-156页 |
| 博士期间主要参与项目情况 | 第156-158页 |
| 致谢 | 第158页 |
