近年来,关于结构色的研究成为光学领域的研究热点,所谓结构色是指依靠材料内部结构与光相互作用所产生的一种光学效果,由于其具有高饱和度,高亮度以及永不褪色的特点,受到了学界及工业界的广泛关注,尤其是人工制备的光子晶体产生的结构色更是成为该领域的焦点。光子晶体是产生结构色的理想结构,因其独特的光子带隙能够实现对光的操控。但自然界存在的天然的光子晶体蛋白石结构较为稀少,且结构色不可调,所以基于人工制备的光子晶体结构色成为当下研究的热点。为了研究如何制备高性能,高质量的光子晶体以及对其带隙性能的研究,现将主要研究内容概括如下:(1)采用改进的Stober法,通过改变实验过程中正硅酸乙酯(TEOS),氨水,反应温度以及反应时间,成功制备了单分散性良好、不同粒径的Si02微球,并利用红外光谱仪,扫描电镜以及X射线衍射等检测方法对合成的Si02微球进行表征。利用不同粒径的SiO2微球制备了光子晶体结构色薄膜,结果表明,光子晶体与光相互作用的结果符合布拉格衍射定律。随着微球粒径的不断增大,光子晶体结构色薄膜光子带隙所对应的中心波长向长波方向移动,即发生了红移。随着入射角度的不断增大,光子带隙所对应的中心波长向短波方向移动,即发生蓝移。当薄膜热处理温度不断升高时,光子带隙所对应的中心波长向短波方向移动,即蓝移。(2)采用乳液聚合法和无皂乳液聚合法制备了不同粒径的聚苯乙烯(PS)微球,利用红外光谱仪,X射线衍射,热重分析法等对PS微球进行表征。利用不同粒径的聚苯乙烯微球制备了光子晶体结构色薄膜,并对其表面形貌及光学性能进行表征。结果表明,随着PS微球的不断增大,其光子晶体结构色薄膜光子带隙所对应的中心波长向长波方向移动,即红移;当PS微球粒径较小时,其光子带隙所对应的中心波长理论值与实验值更加接近;相比提拉法,通过重力沉降法制备的结构色薄膜表面形貌更加规整,但通过提拉法制备的结构色薄膜结构色色调多,饱和度更高。(3)采用时域有限差分法(FDTD)具体研究了介质球大小与晶格常数对带隙宽度与带隙出现位置的影响规律。结果表明,当介质球粒径相同,晶格间距不同时,光子带隙出现的位置随晶格间距的增大由高频向低频移动,带隙宽度的变化规律则先增大后减小。当介质球晶格间距相同,粒径不同时,光子晶体带隙出现的位置随粒径的增大由高频向低频移动,带隙宽度的变化规律也为先增大后减小。