Kang等人利用軟刻蝕技術制備得到仿閃蝶表面的PDMS多層級結構，該結構最小保留500nm的結構精度，并且所制備的材料表面具有結構光效應和超疏水自清潔性質。

Pris等人以夜光閃蝶翅膀表面為模板，通過沉積單壁碳納米管，獲得了反射光譜隨納米結構的熱膨脹變化的靈敏檢測器，其熱檢測靈敏度達到18 - 62 m K。Huang等人利用等離子體刻蝕技術對硅、鍺等半導體表面進行刻蝕，得到仿蟬翼表面的錐形納米陣列，其表面對UV波具有大于99%的吸收率。

Chen等人通過二氧化硅顆粒掩膜刻蝕法，制備得到傘帽狀的納米PET陣列，隨后使用HF刻蝕掉二氧化硅傘帽，得到仿蟬翼表面結構的納米PET陣列薄膜，該薄膜具有良好的抗反射能力以及超疏水自清潔能力。Li等人使用濕法制備將碳納米管修飾在1 - 5 μm的聚苯乙烯微米球上，得到具有仿荷葉結構的超疏水表面。

Romano等人通過激光處理不銹鋼表面，誘導表面產生周期性的蜂窩狀多層級結構，其表面具有疏水和自清潔的特性，并且能夠呈現結構色。Wakerley等人利用電化學沉積和疏水鏈接枝制備得到具有多層級結構的超疏水銅表面，其獨特的氣-液-固三相界面，能夠增大催化位點附近的CO2濃度，相較于未修飾的銅基底，CO2還原乙烯和乙醇過程中的法拉第效率分別從9%和4%上升至56%和17%。多層級孔結構能夠創造出單一尺寸孔所沒有的性質，經過數億年的進化，生命體中也存在各種形式的多層級孔結構，使其在殘酷的環境中得以生存。

柚子皮具有島鏈狀多層級孔隙結構，其200 - 400 μm的大孔表面還具有細胞圍成的5 - 10μm的小孔結構，這些小孔在空間上呈現密度不一的分布形成鏈節，能夠吸收近90%的沖擊能量，并且錯綜復雜的疏水孔隙網絡還能夠阻止內部果肉的水分蒸發。此外，多層級孔結構能夠加速固-液界面傳質，海綿具有微米至毫米的發達孔隙，能夠大大降低水流通過的流動阻力，并且高比表面積能夠使其表面更多地接觸水中的營養物質，即使在微弱的洋流中也能攝取足夠的養分維持生存。竹桿的內部也具有厘米至微米的多層級運輸通道，能夠根據外部的濕度以及含水量調節內部水分運輸速率。

骨組織的兩端為疏松的骨松質，其內部為微米至毫米的多孔結構，能夠抵抗沖擊的同時，降低整體骨密度，減少運動所耗損的能量，并且能夠為骨細胞和血液之間提供豐富的營養物質交換場所。

生命體內的多層級孔結構能夠有效提高固體與流體介質的接觸面積，并且減小單位空間內固體材料的占比，以此獲得高效的物質運輸效率以及輕質的結構支撐。受此啟發，研究者們近年來開發出形態各異的多層級孔結構功能材料，并應用于吸能、催化、儲能及過濾中。

Wen等人制備了一種仿柚子皮的多孔鋁結構，其主要由不同尺寸大小的蜂窩狀孔結構相連接，并且在空間內間隔分布，通過理論計算及實驗驗證，證明其具有單一尺寸孔徑結構2.5倍的抗沖擊性能。

多層級的孔結構還具備更大的比表面積，因此能夠提升物質在表面的吸附效果。例如Sun等人合成出了一種具有納米至微米分布的多層級孔TiO2，其比表面積高達200 m2/g，能夠高效吸收水中的Cr(VI)離子。

多層級孔結構對介質中物質的傳遞增強作用也能提升界面的反應效率，在催化和儲能中具有重要意義。例如Lang等人通過合金-去合金的步驟制備得到擁有納米多層級孔的Au/MnO2電極表面，利用Au對MnO2的導電性改善作用以及多層級孔的高離子傳輸效率，實現了高達1145 F/g的電容密度。多層級的孔結構不但能夠增加固-液界面面積，還能夠使內部的流體具有逐級分布的流通阻力，以此提升整體過濾效率。

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