伪造作为全球性的重大挑战,影响着现代社会的各个领域。传统的防伪墨水与加密技术由于其单一的防伪模式与可预测的编码机制而易被仿制。基于物理不可复制函数（physical unclonable function,PUF）的防伪标签因其多层次加密方式以及编码方法的不确定性已被广泛应用于防伪领域。另一方面,利用具有表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering,SERS）与荧光性质的防伪标签,结合机器算法以及人工智能（artificial intelligence,AI）实现高编码容量与高效的信息识别,有望成为提升防伪水平的突破点。近年来,一维硅基纳米材料因优异的光学特性成为制备兼具荧光和SERS性质防伪墨水的候选者。因此,本文立足于构建具有荧光与SERS性质的功能硅基纳米材料墨水,并综合利用PUF、高编码容量算法与人工智能识别方案,实现多模态防伪应用。本文研究思路和主要研究结果如下:第一章:综述防伪材料的发展与应用,总结功能硅基纳米材料墨水的光学特性与防伪相关研究进展。讨论兼具荧光与SERS性质纳米防伪墨水的设计,以及人工智能防伪应用的可行性,进一步阐明本文的研究内容和研究意义。第二章:利用微波辐射法制备4-巯基苯甲酸功能化的一维荧光硅纳米棒（4-mercaptobenzoic acid decorated silicon nanorods,SH-SiNRs）。通过金纳米颗粒的修饰,与罗丹明 B（rhodamine B,RB）、罗丹明 6G（rhodamine 6G,R6G）和异硫氰酸荧光素（fluorescein isothiocyanate,FITC）等染料的复合,得到兼具荧光和SERS性质的功能硅基纳米材料墨水（Au nanoparticles-coated silicon nanorods modified with 4-mercaptobenzoic acid,Au-SH-SiNRs）。利用其荧光特性,通过喷墨打印技术,建立可被手机及裸眼快速验证的多色荧光二维码,作为第一层防伪标签。同时利用染料SERS信号的随机性与不可复制性,在低放大倍率下（10×）实现高达6.43×1024082的编码容量。在高放大倍率下（100×）,利用防伪墨水中因溶剂挥发而产生的聚集效应,形成规律化防伪图案,并通过人工智能识别技术获得98%的识别准确度。第三章:将上述功能硅基纳米材料墨水与光降解聚合物薄膜相结合,获得具有紫外光响应的三维（three-dimensional,3D）褶皱微观防伪标签。首先利用3D褶皱在紫外光下的响应性,获得动态防伪标签。并综合利用双重人工智能识别技术,实现同时具有动态3D褶皱与SERS认证的防伪应用。在微观尺度下（100×）,该防伪标签可实现～90%的识别准确度。综上所述,本文通过设计功能硅基纳米材料墨水,结合高编码容量算法与人工智能识别技术,实现了多层次、快速、动态模式下的防伪应用。上述研究结论对推动功能硅基纳米材料墨水应用于防伪领域具有较为重要的意义。