在自然界我们经常能够发现各种缤纷夺目的颜色,无论是蝴蝶的翅膀,甲虫的翅鞘,山魈的面部还是鹦鹉的羽毛,都表现出了不同于普通色素的高亮度,高饱和度的特点。这类产生绚丽色彩的独特生物现象不需要助色基团就能实现,它是一种由光学尺度的微纳结构与光相互作用形成干涉、衍射或散射而产生颜色的物理生色效应。由于没有色素或者染料的引入,因而不会因色素、染料的变质或降解导致褪色,同时也能够避免使用染料和色素带来的环境污染。这种结构生色的现象主要来自于光子晶体与非晶光子晶体。光子晶体结构是由不同折射率的介质通过周期性的空间排列而形成的,由于其规整的结构满足布拉格原理,因而会产生极强的角度依赖性色彩,“虹彩效应(Iridescence)”。大大的限制了其在纺织等领域中的实际应用。而非晶光子结构具备不完整的光子带隙,是一种特殊缺陷态的短程有序结构,会在光子的多重散射下形成唯一的各向同性光子带隙,不随入射光的变化而变化,具有“非虹彩效应(Non-iridescence)”。不依赖角度变化的显色效果是纺织,染料,显像等领域共同的要求,因而对非晶光子结构的研究具有重要的意义。本论文着重研究非晶光子结构在纤维和面料上的快速显色效果,光学性质以及功能性等,拟开发一种多功能性且具有非虹彩效应的高效纤维/面料染色技术,实现工业化的大批量生产。大致内容如下:(1)连续涂覆技术制备结构色纤维:为了大批量快速地制备颜色效果良好的纤维,实验中我们设计了连续涂覆系统实现结构色纤维的批量制备。聚苯乙烯(PS)微球是涂覆染料的主要原料,通过微球尺寸或者涂覆速率可以对纤维的色调进行调控,并且改变涂覆速率能够实现光子晶体结构向非晶光子结构的转变,使其具备不依赖角度变化的色彩,这种适应各种纤维类型的涂层技术将具有潜在的应用价值。(2)高聚物相分离法制备非晶结构色纤维:通过静电纺丝的方法使聚合物快速相分离来对自然界非晶光子结构进行仿生制备,得到双连通多孔的结构色纤维。通过改变纺丝参数对非晶结构色纤维光学性质进行探索,并且通过掺杂碳黑对纤维颜色亮度、饱和度进行精确调节,为大批量制备出高饱和,无虹彩的结构色纤维提供了实验依据。(3)喷涂法简易制备耐水洗耐磨损的超疏水结构色织物:通过将由聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸(P(St-MMA-AA))微球,聚丙烯酸酯(PA)粘合剂,碳黑混合制备的染色剂在织物表面进行快速喷涂制备无色差的功能性结构色织物。其中织物的涂层能够通过改变微球尺寸实现可见光范围的所有色彩可控,并且这个方法有效地提高了结构色的牢度,使涂层织物耐洗,耐磨,并且具有极其稳定的超疏水效果。同时涂层经过简单的热处理将能够对外界的破坏进行自修复。这种简单,有效的涂层技术将给多功能性的面料发展带来启发和引导。