岩土工程的结构健康监测是一个重要课题。对岩土工程的结构进行变形实时监测与安全预警，可避免重大灾难性事故的发生，具有重要的工程实际意义。作为结构变形可视化功能材料的新研究方向，力致变色光子晶体材料具有变形可视化、结构色绚丽、不褪色、绿色环保、无源等优点，非常适合在地下环境中进行变形传感工作，为结构健康监测的发展提供了新思路。
　　本论文提出了一种新型结构变形可视化功能材料，即力致变色光子晶体材料，作为结构实时健康监测传感材料。采用纳米压印技术制备力致变色光子晶体薄膜，提出了大面积、低成本的光栅母模板和光盘母模板的制备方法。根据纳米压印脱模过程的模拟分析，给出了提高光子晶体成型质量的优化方案。
　　基于三维柔性光子晶体薄膜有限元模型，研究了薄膜的宏观拉伸变形对表面微观结构的影响；结合微观结构的变形特点，研究了薄膜的润湿性变化机理；根据拉伸力学性能测试，给出了表面微观结构会对薄膜的宏观力学性能产生影响的结论。基于宏观拉伸应变公式、衍射谱三角函数公式和光栅方程，研究了拉伸应变对不同材料特性、不同结构形式的力致变色光子晶体薄膜结构周期的影响，给出了薄膜的结构周期与拉伸应变之间的函数关系。
　　根据衍射光学理论，研究了力致变色光子晶体薄膜结构色的角度响应特性，建立了薄膜的反射光峰值波长与入射角度之间的函数关系。基于衍射光学公式和广义胡克定律公式，研究了拉伸应变对不同材料特性、不同结构形式的力致变色光子晶体薄膜结构色的影响，建立了薄膜的反射光峰值波长与拉伸应变之间的函数关系，评估了各种薄膜的可视化传感应用价值，并对力致变色光子晶体的变形传感研究进行了展望。