大自然中的许多材料,如蛋白石、蝴蝶翅膀和孔雀羽毛,可显示出独特绚丽的色彩,这种依靠光与物体表面周期性纳米结构的相互作用而产生的色彩,被称为“结构色”,而这种表面结构我们称之为“光子晶体”。众所周知,传统染料的制备和染色过程对人类和环境会造成严重的负面影响。如果将光子晶体的制备与纤维的染色相结合,势必能够制备出一种光子染料,并获得无污染的染色过程。实现以上设想必须研究两个重要过程,一是制备类似大自然中的结构显色材料；二是如何有效地将这些材料与纤维或织物结合,模拟或设计一条纤维染色的工艺路线。本论文以构筑结构色纤维为主要研究内容,以调控其反射光谱范围和构筑速度为主要研究手段,通过Stober法、乳液聚合法、溶剂热法、共沉淀法分别制备了二氧化硅(Si02)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、四氧化三铁(Fe3O4@C和ZnO)、硫化锌(ZnS)胶体球,并用来构筑三维光子晶体,深入探讨了毛细管力、电场力、磁场力对结构色光谱范围和形成时间的影响,并对结构色纤维在颜色传感器领域的应用进行了探索。在平面薄膜表面制备结构色,一般采用传统重力沉积的方式,这种方法沉积速度慢、耗时长,大大降低了制备结构色的效率；如果要在弧形的纤维表面制备一层结构色,由于沉降方向和距离的差异,这种方法并不适用；在宏观开放空间条件下采用热蒸发诱导胶体球自组装制备的三维光子晶体表面缺陷较多,质量仍有待提高。本文采用微空间中热蒸发诱导胶体球自组装的方式在玻璃纤维表面制备了三维光子晶体结构,使得玻璃纤维在自然光的照射下显示结构色,在组装过程中,整个系统中毛细管力起主导作用。以Stober法制备了粒径可控的Si02胶体球,制备的胶体球具有单分散性好、表面电荷多的特点,能较好地分散于高纯水与乙醇的混合溶剂中；通过调节热蒸发温度和混合溶剂的比例,在纤维表面可以得到从单层到多层的胶体晶体层,Si02胶体球在纤维表面呈现面心立方结构,并获得长程有序的结构。通过光纤光谱测试,结构色纤维的反射光范围为473nm～528nm。由于玻璃纤维缺乏柔韧性,作为具有独特结构色性能的纤维在实际应用中有很大的局限性,而织物所用的高分子纤维克服了这一劣势。本文借助微空间中热蒸发自组装的方法在尼龙(PA)纤维的表面制备Si02球和PMMA球组装的胶体晶体结构,使得纤维在自然光的照射下显示结构色,并在此基础上研究了胶体晶体纤维对溶剂的颜色响应特性。研究发现Si02胶体球组装纤维显示蓝、绿、红色,对应的反射光谱波长分别为493nm、534nm、682nm(对应胶体球粒径分别为：215nm、240nm、295nm);探讨了PMMA胶体球组装的PA纤维对乙醇水溶液的颜色响应特性,结果显示随着乙醇百分含量增加,光谱反射峰从521nm到566nm逐渐移动。制备的结构色纤维可通过简单的光学显微镜观察到颜色响应性,可作为一种微型裸眼传感器使用。虽然通过毛细管力组装胶体球在组装方式上有很大的优势,但是组装时间仍然是几十分钟级别,如果寻找一种外场响应组装的方式,或许能够大大降低组装的时间,提高制备结构色纤维的效率。本文以电泳沉积的方式将PMMA胶体球组装在碳纤维的表面,形成圆柱状的纤维结构。通过施加一定的电压和改变电泳时间,得到覆盖可见光波长范围的结构色碳纤维,将组装胶体晶体的时间由几十分钟提高到几十秒钟；设计了连续电泳装置,并在纤维表面连续沉积PMMA胶体球,制备了长程的结构色纤维。由于该装置具有连续沉积的特点,或许会成为工业上生产结构色纤维可借鉴的便捷手段。带电荷的胶体球能在电场的作用下发生自组装,那么利用磁性胶体球是否也能得到结构色纤维呢。本文先用溶剂热法制备了Fe3O4@C磁性颗粒,研究了磁性颗粒在外磁场的诱导下可以沿着磁力线方向有序排列,同时还保持它们的链间距不会改变,其在液体中的组装可形成磁响应的布拉格反射器；其次基于微流体的空间限域效应,将磁场控制、光聚合相结合制备了反射波长为450nm、520nm、640nm的蓝绿红结构色纤维。结构色纤维具有良好的机械性能,纤维与聚合物之间有一定的化学键合作用,其断裂应力大于原来纤维,为128.9cN。本文还利用溶剂热法制备了ZnO及Ni掺杂的ZnO胶体球,研究了ZnO的形貌变化,结果表明随着Ni掺杂浓度的提高,Zn1-xNixO粒径逐渐降低,最终形成片状结构组装的纳米球；以共沉淀法制备了ZnS和ZnS@SiO2胶体球,发现通过低温法制备的ZnS球平均粒径为450nm；提出用高折射率的ZnS@SiO2胶体球组装电场可控结构色纤维的新思路,以此为基础可以设计基于纤维的结构色微器件。