蝴蝶鳞片微纳结构的颜色作为一种特殊的物理现象，引起了众多研究人员的关注，其形成机理及应用研究是涉及光学、物理化学、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。　　 本文对四种典型结构色蝴蝶鳞片的形态和结构进行了系统研究，发现了天堂风蝶与紫斑蝶、巴西大蓝闪蝶和尖翅蓝闪蝶不同的结构色形式，具体研究了闪蝶鳞片相应的形态和结构，揭示了结构色的形成机理。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等，对蝴蝶鳞片的表面形态和横截面进行了观察、测试和分析，发现闪蝶鳞片均具有脊状栅条的周期性有序结构，每一周期层结构都由几丁质薄片和空气介质层交替规律分布组成，鳞片上栅条和薄片的结构形式、材料折射率、尺寸、间距、厚度、层数、排布方式等微小差别会对光波反射的干涉效应产生影响。进而搭建了基于反射式测量探头以及积分球结合光谱仪的测量系统，研究了闪蝶鳞片在可见光范围内对光波的反射效率和颜色选择性，揭示了闪蝶鳞片形态、结构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研究了闪蝶鳞片的变色现象。文中利用多层薄膜干涉以及衍射光栅等理论解释了鳞片的结构色以及变色光学机理，并采用严格耦台波分析理论，建立了四种不同的一维严格耦台波分析的任意结构形式衍射光栅模型，对不同线偏振方向的衍射效率、不同填充介质和不同入射角度下的反射效率进行了仿真计算，经过对比分析得到了具备高反射性和颜色选择性的结构色匹配结构——不规则非对称多层薄片脊状栅条结构，并对该结构进行了特征尺寸分析，提出了结构优化的原则。　　 本文的重点是从仿生学应用的角度去研究蝴蝶鳞片形态、结构、光学性能及其相互关系、变色机理，以及仿蝴蝶鳞片形态、结构的优化设计，将为具有气体检测功能的微纳结构的设计和制备提供参考。