光子晶体结构色是由于自身长程有序的周期性结构与光发生相互作用而产生的。因此与传统色素或颜料色相比,光子晶体结构色具有无毒、绿色环保、颜色鲜艳饱和度高、永不褪色等优点。但是光子晶体结构具有各向异性,光子禁带的中心波长随晶向而改变,所以产生的结构色会随观察角度的不同而发生变化,即具有虹彩色。为解决虹彩色问题,研究人员通过破坏光子晶体的长程有序性,得到了短程有序、长程无序的非晶光子晶体结构。这种结构可以将散射光向空间任意方向散开,增加光线的漫反射,降低反射光线的指向性从而抑制虹彩色。但是这种传统非晶化方法得到的短程有序区域很小,结构有序性过低,不可避免地降低了结构色的饱和度和亮度,而且制备工艺复杂,无法进行工业化量产。因此,在消除虹彩色的同时,又可以保证结构色的饱和度和亮度对于光子晶体结构色材料在颜色显示及相关领域的实际应用具有重要意义。本文通过研究发现,由纳米球构成的一种多晶体结构可以有效消除虹彩色并提高结构色亮度与饱和度;在此基础上,本文在多种白色基底表面制备了具有超疏水性能的非虹彩结构色薄膜并对其润湿性能及自清洁性能进行了探究。本文主要工作内容如下:(1)采用St(?)ber方法,通过改变乙醇的用量制备了五种粒径尺寸的二氧化硅纳米球,通过场发射扫描、粒径统计和XRD分析等测试方法,对纳米球的表面形貌、单分散性、粒径均一性、物相结构等性质进行了探究。(2)将晶体学的多晶体概念引入到结构色中,提出由纳米球构成的多晶体结构可以消除虹彩色并提高结构色亮度与饱和度的设想并通过实验成功验证:以二氧化硅纳米球作为自组装单元,通过调节纳米球自组装的时间制备了具有多晶体结构的结构色薄膜,通过场发射扫描、光学图片、表面粗糙度以及反射光谱等方法对薄膜的表面形貌、组织结构、光学性能等进行表征,表明制备的结构色薄膜为非虹彩结构色,且具有高质量的饱和度和亮度。(3)在(2)的研究基础上,通过向二氧化硅纳米球悬浮液中掺杂一定量的石墨烯纳米片,在多种白色基底(PVC,铝片,纸张,玻璃)上制备了高质量的非虹彩结构色薄膜。通过SEM、XRD、反射光谱图以及光学图片等测试方法对石墨烯纳米片进行表征并确定石墨烯最佳掺杂量。(4)采用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷对上述结构色薄膜进行低表面能修饰,在多种基底上制备了具有超疏水性能的非虹彩结构色薄膜。采用XPS和红外光谱测试对疏水处理前后薄膜进行了表面化学分析;利用接触角测量仪表征了薄膜表面的润湿性,接触角达到150°,滚动角为3°,此外,该薄膜还表现出了良好的自清洁性能。