高精度的微结构表面可附加出更高价值的功能特性。微磨削可以实现单晶硅和光学玻璃等硬脆性材料的微结构加工,其微加工精度和表面质量要优于激光、光刻和化学等刻蚀加工方法。因此,研究单晶硅、光学玻璃和碳化硅的微磨削工艺,揭示工件材料、砂轮目数和工艺条件对微加工的表面粗糙度和轮廓精度以及砂轮微尖端磨耗比的系统作用机制,应用于微结构梯度硅表面和微棱镜阵列表面的精密加工,构建湿润性和光伏性能的微结构尺度效应模式,探索微液滴的自律动力学特性和光伏电池的微光学特性。(1)单晶硅、光学玻璃和碳化硅等材料本身对表面粗糙度影响不大,但对形状精度有影响,且#3000砂轮比#600砂轮可提高微加工精度20%以上。在砂轮尖端角度小到60度时微结构加工的表面粗糙度较大,但砂轮磨耗比较小,并且进给速度vf为200mm/min时可获得较小的砂轮磨损比。研究结果显示,先利用#600金刚石砂轮进行精密成型加工,再利用#3000金刚石砂轮进行塑性域的镜面磨削。(2)基于白光干涉检测的微空间点云,构建微结构表面的空间分层检测模型,提出微结构表面形貌点云的精密重组模式,并建立特征化识别评价方法。基于ICP算法,提出空间点云的微配准方法,使得微结构表面特征轮廓误差降低30%以上,形貌配准精度提高了40%之多。并提出以斜线模型代替传统的网格模型来快速配准微结构表面形貌。(3)基于微磨削的微结构梯度硅表面,构建了液滴各向接触角异性和自律运动的微结构尺度效应模型,它可使得液滴滑动角由65度降低到5度,且增加微结构梯度和深宽比会增大液滴的自律运动。此外,微结构深宽比为0.70,液滴在微结构表面各向异性最大;若达到2.58时各向异性消失,形成超疏水态。撞击实验表明,在韦伯数为29.9时液滴由复合润湿状态转变被非复合润湿。(4)提出了非规则微结构形貌的空间有效体积比作为特征化参数,相比粗糙度因子,分形维数和面型比等参数,与非规则微结构表面的润湿特性的相关性更好。针对经典的Wenzel模型和Cassie模型无法表征非规则表面的润湿模式,构建了非规则表面上非复合润湿模型,可吻合实际接触角变化规律:非规则微结构表面的接触角随着空间有效体积比的减少而增加。(5)基于精密微磨削的微棱镜结构玻璃表面,提出在非晶硅光伏基板表面二次全内反射的微棱镜阵列模型。深800μm的微棱镜光伏基板的转换效率仅提高约38%,但是,在晴天,多云和阴天的天气情况下可吸收散光,分别提高发电量51%,115%和185%,而且,微棱镜阵列的阴天发电量比光滑表面的晴天发电量还要大。(6)基于光波的二象性和利用严格耦合波原理解麦克斯韦方程组,构建微光学衍射透镜结构阵列原型。微磨削加工出一种可消红外、陷可见光的衍射透镜阵列,可降低可见光反射率由8.93%到6.95%;增加红外光反射率由16.73%到了22.86%。在晴天,多云和阴天下,分别提高发电量206.3%,108.6%和125%,且比无红外光衍射的微透镜阵列要提高发电量约20%。