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表面形貌对材料的物理和化学性质有重要的影响,因此,表面图案的可控制备是纳米科学技术领域的重要研究课题。与传统的刻蚀法相比,基于表面起皱的表面图案化方法具有成本低、效率高、操作简单等优势,科学家们已经开展了众多研究工作,但是,在曲面上构筑微纳图案的曲面起皱技术尚存在明显欠缺与不足。本文受自然界中曲面起皱现象的启发,从仿生角度探索曲面起皱技术所涉及到的新方法和新应用。在双层结构设计上,选用氧化石墨烯（GO）薄膜为起皱层,选用商业化的乳胶气球为曲面基底。GO官能团丰富、成膜性能好,易于通过还原、修饰调节表面特性;乳胶气球基底弹性应变大,易于通过充放气调控应变大小。所用气球基底拉伸应变最高达486%,大大优于常用的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底,为高度折叠GO奠定了基础。此外,还原氧化石墨烯（RGO）的导电特性,以及乳胶对某些有机溶剂的溶胀特性,可进一步拓展该双层材料的应用领域。在起皱方法上,基于生物表面的起皱现象大都是曲面起皱的事实（如大脑皮层、泡桐树皮）,本文以球形和圆柱形乳胶气球为基底,发明了各向同性收缩球面起皱法和各向异性收缩圆柱面起皱法。经过充气、涂覆、干燥、放气等过程,分别成功构筑了类大脑皮层、类泡桐树皮折叠的GO图案。通过充气简便调控基底的预拉伸应变,可实现多级仿生褶皱的一步法可控制备。褶皱图案的纹路可以通过调节气球充气大小、GO薄膜厚度进行调控。收缩后的双层体系内存在方向相反的残余应力,赋予其潜在的形变能力。在应用方面,借助折叠状态的GO与乳胶双层体系共有的柔性和高度可拉伸性,探索了折叠GO/乳胶双层体系在溶剂响应与柔性传感领域的应用。裁剪为片状的折叠GO/乳胶双层体系在残余应力的作用下自组装为管状结构,在某些有机溶剂的刺激下展现出优异的双向、可逆、大曲率变形的特性。其中,在THF中的最大曲率变化可达2.75 mm-1,远超其它同类致动器,为目前国际最高值。基于其优异的溶剂响应性能,可用于仿生致动和海上浮油收集等领域。使用水合肼蒸气原位还原类泡桐树皮折叠GO,可得到导电性良好、多级折叠RGO。微小应变会导致折叠之间的接触与断开,从而影响RGO的电阻值。基于此,设计和组装了具有高灵敏度（75）、宽应变响应范围（0300%）、优异稳定性的应变传感器,可用于手势识别、生命体征信息监测等领域。