本论文选择既具有光子晶体的光学特性又具有水凝胶的记忆和环境响应特性的胶体晶体凝胶为研究对象，探索了快速纯化胶体的方法，制备了新的光学性质的胶体晶体凝胶。利用胶体晶体凝胶的特性将其应用于图像记录、新型光学性质的胶体晶体凝胶和新型可视化分析等研究。 本论文具体开展了如下工作： 一、基于带电粒子在强电场中快速定向运动的特点建立了一种强电场透析法，快速纯化胶体悬浮液制备非紧密堆积型胶体晶体。在强电场透析过程中，胶体悬浮液中的阴离子向阳极快速运动，而阳离子向阴极快速运动，胶体颗粒被截留在透析袋中。纯化的胶体颗粒靠静电作用周期性规则排列成非紧密堆积型胶体晶体，调节胶体颗粒的体积比可以控制其晶格间距。原子力显微镜表征表明，非紧密堆积型胶体晶体的有序结构可被固定在凝胶中形成胶体晶体凝胶。强电场透析法大大缩短了胶体纯化时间，解决了胶体晶体凝胶制备前得耗较长时间获得非紧密堆积型胶体晶体的难题。 二、通过压力、自然干燥失水和复水浸泡、不同浓度的乙醇水溶液浸泡和不同pH缓冲溶液浸泡等实验，研究了胶体晶体凝胶体积变化与其Bragg衍射峰迁移关系。作用于胶体晶体凝胶上的压力发生变化，其体积也会发生变化，体积的变化又体现在其Bragg衍射峰位置的变化：胶体晶体凝胶自然干燥失水过程中，其Bragg衍射峰持续蓝移，复水浸泡时，其Bragg衍射峰快速红移至干燥前的位置；胶体晶体凝胶经不同浓度的乙醇水溶液浸泡后，其体积发生变化，且乙醇浓度越高，其Bragg衍射峰蓝移就越大；经水解处理的胶体晶体凝胶具有pH响应特性，当其浸泡在pH为2.2-9.6的缓冲溶液中时，随pH值的增大其Bragg衍射峰红移，而pH>9.6时，随pH值的增大其Bragg衍射峰蓝移。 三、选择了偶氮异二丁腈这种既可光引发又可热引发的分子作为引发剂，利用不对称的聚合条件制备了具有两个Bragg衍射峰的胶体晶体凝胶；并通过自然水份蒸发实验证明了胶体晶体凝胶的两个 Bragg衍射峰源于胶体晶体凝胶内存在的上下不同晶格常数的异结构胶体晶体凝胶对两种不同波长光的衍射；通过渐变辐射热聚合，证明了异结构胶体晶体凝胶的上表层是光引发聚合的，其下层是热引发聚合的；并研究了异结构胶体晶体凝胶体积收缩时的光学行为，在相同的外界刺激条件下胶体晶体凝胶上下两层的体积变化是不一样的，体现在光谱中是Bragg衍射峰迁移的差异。 四、将pH敏感的色素分子掺杂到胶体晶体凝胶中形成色素掺杂的胶体晶体凝胶，研究了其pH响应的光学行为。当色素的消光峰和胶体晶体凝胶的Bragg衍射峰重叠时，Bragg衍射光就会被捕获在胶体晶体凝胶内；当色素的消光蜂迁移出Bragg衍射峰时，Bmgg衍射光就会射出胶体晶体凝胶。改变溴酚兰掺杂的胶体晶体凝胶的pH，能在短Bragg衍射峰区域实现可逆的Bragg衍射峰出现和消失之间的转换。改变刚果红掺杂的胶体晶体凝胶的pH，能在短Bragg衍射峰区域处实现Bragg衍射峰出现和消失之间的转换，同时在长Bragg衍射峰区域处实现Bragg衍射峰强和弱之间的转换；刚果红掺杂的胶体晶体凝胶反转后，在短Bragg衍射峰区域处实现Bragg衍射峰强和弱之间的转换，而在长 Bragg衍射峰区域处实现 Bragg 衍射峰出现和消失之间的转换。色素掺杂的胶体晶体凝胶可用于pH响应的光学器件的制造。 五、通过调节高压汞灯入射光的剂量，可以将图像记录在胶体晶体凝胶中。在胶体晶体凝胶非记录区的反射光谱中出现单个Bragg衍射峰，而在胶体晶体凝胶记录区的反射光谱中出现两个Bragg衍射峰。在胶体晶体凝胶记录区的反射光谱中的两个Bragg衍射峰的间距是随记录图像性质而变化。减小观察胶体晶体凝胶的视角，胶体晶体凝胶上记录的图像是渐渐减弱；增大浸泡胶体晶体凝胶的乙醇溶液的浓度，胶体晶体凝胶上记录的图像渐渐增强。通过自然干燥胶体晶体凝胶的方法，实现胶体晶体凝胶上记录的图像收缩隐形和膨胀再现；通过水解胶体晶体凝胶和提高浸泡液的离子强度的方法，实现胶体晶体凝胶上记录的图像膨胀隐形和收缩再现。 六、制备了Pb<2+>敏感的智能双胶，该胶由一层响应层和一层非响应层组成。当Pb<2+>敏感智能双胶浸泡于Pb<2+>溶液中，两层胶的体积变化不一样，为降低两层胶体积变化的差异，双胶就会发生弯曲。Pb<2+>敏感智能双胶的弯曲程度是溶液中Pb<2+>浓度的一种指标。在不借助分析仪器和未对样品进行浓缩处理条件下，Pb<2+>敏感智能双胶的最低检测限是O.1mM。智能双胶的双层胶的结构可以抵消非特异性外界刺激对双层胶弯曲程度的影响。