柔性的无机薄膜材料、器件及其功能化近年来受到广泛关注。然而传统薄膜材料绝大部分都是沉积在衬底上，难以独立研究薄膜的性质从而拓展其应用。本项目将无机薄膜从衬底上脱离下来，组装成三维微纳介观结构。通过应力设计及调控，实现卷曲和成形，塑造出新型的三维微纳管状和螺旋状结构等。本项目深入研究了这些三维微纳结构，发现了它们独特的性质和产生机理，并探索了它们在微纳机器和片上光电领域的应用。   (1)提出一种普适的平面脱膜卷曲方法制备三维微纳介观结构，拓展至广泛材料体系，包括金属，半导体和介电材料。调控薄膜的力学性质实现卷曲的方向控制，发现金属微弹簧结构的超弹性。利用颗粒的表面张力辅助无机薄膜的组装，突破了管径由薄膜厚度和应变差决定的极限。发现介电/有机复合材料卷曲薄膜结构可响应外界刺激实现动态形变。相关论文发表在Adv. Mater.、Nanoscale、Lab Chip等杂志上，并被美国科学院和工程院院士、西北大学教授J. A. Rogers在Nature子刊上多次正面引用及评价。(2)揭示卷曲薄膜光学微腔的亚波长效应，基于管状微腔片上集成介电和光电材料，并优化和提高其光学和光电器件的性能。发现基于卷曲金属/介电材料复合薄膜的片上管状微腔兼具超灵敏特性和高品质因子特点。引入湿度刺激响应的聚合物薄膜，实现超灵敏湿度探测。通过应变工程卷曲红外量子阱实现全角度宽光谱增强的红外光电探测器。相关论文发表在Sci. Adv.、Laser Photonics Rev.、Nanoscale等杂志上。美国约翰霍普金斯大学教授D. H. Gracias、澳大利亚南澳大利亚大学教授A. Francois等引用本项目相关成果并肯定这些成果的重要应用前景。(3)发现低雷诺数下的气泡驱动新机制，选择性引入催化材料，实现高性能管状微纳机器。提出卷曲管状催化反应微驱动器的概念和原型，揭示在微纳驱动器中的气泡驱动新机制，发现运动速度的理论曲线和极限。发现催化驱动反应的多种调控行为和协同作用机制。通过选择性引入催化材料和相应精细结构提升微纳驱动器性能和化学能-机械能转换效率，并阐释了内在原理。相关论文发表在Chem. Soc. Rev.、Nanoscale、J. Mater. Chem.、NPG Asia Mater.等杂志上，其中1篇论文是ESI高被引论文。美国宾夕法尼亚州立大学教授，美国化学会会志副主编T. E. Mallouk、美国加州大学圣地亚哥分校纳米工程系系主任J. Wang教授等多次引用本项目提出的催化运动新机制。  本项目8篇代表性论文被包括Nature子刊在内的高水平SCI论文他引465篇次。获授权中国发明专利7项。项目研究期间第一完成人获得国家自然科学基金委员会优秀青年基金和教育部长江学者青年学者项目资助。