单分散聚苯乙烯（PS）微球因具有高度的单分散性、理想的球状外形、粒径大小可控及表面电性，从而有着非常广泛的应用。尤其是在光子晶体的概念提出以后，单分散PS微球更是成为组装胶体晶体的关键因素。本文旨在利用单分散PS微球进行功能材料的开发并探索它们的性能。本文首先采用无皂乳液聚合法制备了单分散PS微球及改性PS微球。然后以微球自组装形成的密堆积型和非密堆积型胶体晶体为模板制备功能材料：三维有序大孔TiO2（3DOM TiO2）和聚丙烯酰胺凝胶光子晶体。（1）以苯乙烯（St）为原料，丙烯酸（AA）为共聚单体，采用无皂乳液聚合法制备了不同粒径的PS微球及改性PS微球。结果表明，单体、引发剂、溶剂用量对微球粒径、单分散性、乳液固含量都有一定的影响。当AA用量低于St总量的15%时，制备的微球单分散性良好，而当AA用量高于St总量的15%时，制备的微球单分散性开始变差。改性的PS微球的热性能较PS微球高。（2）用单分散改性PS微球，采用蒸发自组装法制备了密堆积型胶体晶体。以此为模板，结合溶胶-凝胶技术制备3DOM TiO2，并对3DOM TiO2的性能进行了初步研究。用单分散性良好，固含量为4%～5%的微球乳液，在温度为60℃的条件下制备的胶体晶体模板形貌较好。该胶体晶体模板具有明亮的布拉格（Bragg）衍射光。衍射光谱呈现单一衍射峰，且最大衍射波长与微球粒径呈线性关系。衍射波长所对应的可见光颜色与胶体晶体呈现的颜色基本相符，表明胶体晶体模板有序排列。分别采用毛细力填充法、抽滤填充法、“三明治”结构常压填充法和“三明治”结构真空填充法制备3DOM TiO2。结果表明，前两种方法制备的3DOM TiO2的形貌较差，且不可避免表面覆盖层的形成，而采用真空填充“三明治”结构法则可以有效避免大孔表面覆盖层的形成，且简单快速。制备的3DOM TiO2具有典型的反蛋白石结构，其孔径均匀，排列整齐，整体上呈面心立方结构，孔与孔之间相互贯通。收缩率仅为14%，较文献报道的33%的收缩率明显要小。BET表征其比表面积为87.7m2/g较文献报道的57m2/g大。XRD分析表明，500℃煅烧得到3DOM TiO2为锐钛矿晶型。该3DOM TiO2同时具有一定的光催化活性。（3）在低离子浓度下，用单分散改性PS微球自组装形成了非密堆积型胶体晶体阵列（CCA）。然后，在光引发聚合下，将该有序结构成功固定于聚丙烯酰胺凝胶内，制备了厚为1mm，面积为2cm×2cm的聚合物凝胶光子晶体（PCCA）薄膜。该薄膜在可见光条件下显示特征的Bragg衍射光。实验表明，微球粒径大小、CCA浓度、聚合单体浓度及交联密度对制备的凝胶光子晶体薄膜的Bragg衍射光都有一定的影响。随着CCA浓度的增大或交联密度的增加，其Bragg衍射峰发生蓝移。随着微球粒径的增大或聚合单体浓度的增加，其Bragg衍射峰发生红移。探究了聚丙烯酰胺凝胶光子晶体对乙醇浓度的响应性。结果表明，随着乙醇浓度的增加，其Bragg衍射峰发生蓝移，其位移程度与乙醇浓度呈线性关系，乙醇浓度每改变10%，其Bragg衍射峰平均移动24nm。聚丙烯酰胺凝胶光子晶体水解后具有良好的pH响应性。当pH值的范围为2.36～8.15时，随着pH值的增加，其Bragg衍射峰红移。而当pH值大于9.6时，其Bragg衍射峰蓝移。该凝胶光子晶体薄膜具有良好的失水-复水性能以及重复利用性能。50℃完全干燥加水30min内即可恢复明亮的Bragg衍射光。重复循环六次后仍能显示出完整的Bragg衍射光。该凝胶光子晶体薄膜可以在完全干燥条件下保存，并具有良好的循环利用性能。