自然界中缤纷多彩的颜色除了我们所熟知的颜料与色素外,还包括结构色,如常见的蝴蝶翅膀和鸟类羽毛所呈现的颜色就属于结构色。在成色机理方面不同于色素色的分子内作用,结构色是物质自身的微观结构与光进行相互作用的结果。现阶段人工制备结构色材料的主要方法为采用单分散性良好的胶体微球(如聚苯乙烯和二氧化硅微球)作为结构单元来进行自组装制备颜色艳丽的结构色薄膜。但是研究发现单独由胶体微球制备出的结构色膜往往颜色对比度较低,需要在强光或特定角度下才能观察到明显的结构色彩。而且在自组装制备结构色膜的过程中,由于溶剂挥发胶体微球会进行收缩而产生向外的拉应力,导致制备的结构色膜易开裂,从而影响结构色材料在颜色显示领域的实际应用。此外还发现结构色膜的疏水性较差,其在有水的环境中易被润湿而导致结构色消失。基于以上问题,本文对提高结构色膜的颜色对比度、抑制结构色膜裂缝的产生及增强结构色膜的疏水性等方面进行探索研究。(1)利用聚多巴胺(PDA)作为黑色吸光物质引入聚苯乙烯(PS)结构色膜中,大幅提升了结构色膜的颜色对比度且制备出无角度依赖性的结构色膜。实验步骤主要为先采用无皂乳液聚合的方法来合成粒径可控、大小均一的PS纳米微球,随后利用多巴胺对PS微球进行表面改性制备出PS@PDA核壳结构微球,最后通过热辅助自组装制备出PS@PDA结构色膜。扫描电子显微镜(SEM)、反射光谱和光学照片等表征表明PS@PDA结构色膜具有无定形的光子结构且其颜色对比度得到大幅提升、具备无角度依赖性。实验表明当多巴胺与PS微球的质量比在10%~30%之间时所制备的结构色膜颜色对比度较高且具有较高的明亮度,反射率最高可达20%。(2)采用硅烷偶联剂——3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为添加物与PS@PDA微球进行共同自组装制备出无裂缝结构色膜。SEM、反射光谱和光学照片等表征表明所制备的结构色膜无裂缝、颜色对比度高且无角度依赖。通过考察制备PS@PDA微球时多巴胺的用量与自组装时APTES的添加量,发现当多巴胺用量为50%、APTES与PS@PDA微球的质量比为1:5时所制备的结构色膜具有最优性能,此时薄膜在保持较高颜色对比度的同时其表面光滑无裂缝。(3)采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为低表面能物质对PS@PDA/APTES结构色膜表层进行疏水改性,制备出疏水性明显增强的结构色膜。SEM和原子力显微镜(AFM)测试结果表明结构色膜表面具有分层的微纳米结构,并具有良好的粗糙度;接触角、滚动角及液滴弹跳等测试则表明改性后的结构色膜具有优异的疏水性能,接触角可达151°。实验中通过改变PDMS的用量发现,当PDMS的浓度为1.5%时所制备出的结构色膜疏水性最优,其接触角达到151°、滚动角为3.7°,同时结构色膜的色彩所受影响较小。