生物的结构色、形成机理及其应用研究是涉及物理学、化学、生物学、材料科学、工程学等领域的多学科交叉课题,一直是国际上研究的前沿和热点领域,受到世界发达国家学术界、工业界以及军方的高度重视,具有极其重要的学术意义、实际应用价值和广阔的应用前景,对于军事和国防的意义更加深远。本文对绿带翠凤蝶、柳紫闪蛱蝶、巴西蓝闪蝶、翠叶凤蝶和紫斑环蝶5种典型蝴蝶鳞片的形态和结构进行了较为系统的研究,揭示了其结构色的形成机理。采用紫外可见分光光度计测试蝴蝶鳞片在可见光范围内对光波的反射性能,揭示了蝴蝶鳞片形态、结构耦合与其光学性能的关系。设计了变色试验,通过改变入射角度和填充介质两种方法研究了蝴蝶鳞片的变色现象,是发现和鉴别蝴蝶结构色的有效手段。首次将鳞片多层薄层结构的结构色成色机理分成着色机理和变色机理两部分,并分别揭示了其着色机理和变色机理,建立了其光学性能的物理模型。根据蝴蝶鳞片的微观形态、结构和光学性能的测试和试验结果,首次优化设计出具有高反射性能的单色平行多层膜和具有高吸收性的复合色平行多层膜,构建了ABA型121组合的视频仿生隐身多层膜结构。蝴蝶鳞片的水平平行多层膜结构可以看作是一维光子晶体结构,本文根据蝴蝶鳞片结构参数,应用光子带隙计算软件Translight,对可见光范围内仿生平行多层膜结构的光学性能进行了理论计算,计算结果与试验结果吻合较好,为仿蝴蝶鳞片结构的视频仿生隐身材料的双光子聚合加工等提供了加工参数和理论模型。