传统的印染工艺会产生高能耗、高水耗和高排放的问题,结构生色为我们提供了从本质上解决印染行业水污染问题的新思路,是不同于传统染色工艺的技术方法。本课题通过制备粒径可控的单分散SiO₂微球和以SiO₂为“核”的单分散TiO₂-SiO₂壳核微球,并将其自组装在纺织品上,从而形成光子晶体结构色。通过对胶体微球和形成结构色的表征,研究了微球制备工艺、自组装方式、纺织品材料性质、纺织品底色的影响以及涂层材料的抗菌性能,为实现纺织品上制备具有抗菌性能的光子晶体结构色奠定了一定的理论和实践基础。本课题主要展开了以下三个方面的研究:1、采用以St（?）ber法为基础的溶胶-凝胶法制备单分散SiO₂微球,并以SiO₂为“核”制备单分散TiO₂-SiO₂壳核微球,通过控制TEOS用量、氨水用量、反应时间、反应温度的反应条件,优选了单分散SiO₂微球制备工艺;通过控制反应体系水的量、SiO₂与TBOT质量比、反应温度的反应条件,优选了单分散TiO₂-SiO₂壳核微球的制备方法。应用马尔文粒度测试仪、傅立叶红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜等对制备的Si O₂微球和TiO₂-SiO₂壳核微球进行表征,分析其粒径范围、单分散性以及微球表面性状等。结果表明,SiO₂微球粒径随着TEOS用量的增加而增大;随着氨水的量的增加先增大后减小;随着反应时间的增加先增大后减小趋于持平状态;随着温度的增加而减小。当反应体系水的量为1.5mL,SiO₂与TBOT质量比为1,反应温度为30℃时形成的TiO₂-SiO₂壳核微球效果最好。2、分别将制备的SiO₂微球和TiO₂-SiO₂壳核微球配制成一定浓度的悬浮溶液,涂覆在载玻片上使其自组装形成光子晶体产生结构色,制成纳米微球制备结构色薄膜。用扫描电镜、立体显微镜和数码照相设备等对制备的结构色薄膜进行表征,分析纳米微球形成结构色的薄膜的结构和对应颜色,探究SiO₂微球粒径和TiO₂-SiO₂壳核微球粒径与各自形成的结构色之间的关系,并探究其形成机理。结果表明,控制微球粒径可使结构色膜相对应的呈现紫色、蓝色、绿色和红色的颜色。3、将制备的SiO₂微球和TiO₂-SiO₂壳核微球作为涂覆物在纺织品上进行自组装,研究分别以自然沉降法、离心沉降法、垂直沉降法进行自组装时,光子晶体在纺织品上的自组装形成的结构色,并优选出自组装方法;研究以垂直沉降法为自组装方式时,光子晶体在不同涂覆纺织品材料涤纶、锦纶、苎麻上的自组装效果,并优选出最佳涂覆纺织品;研究以垂直自组装的方式对锦纶进行涂覆时,改变涂覆纺织品底色颜色分别为黑色、白色、红色,优选出能最佳表现结构色的织物底色。应用立体显微镜和数码照相设备等对制备的纺织品上的结构色膜进行表征,分析并对比两种纳米微球在纺织品上形成结构色膜的显色性能和结构等。选用大肠杆菌对制备的SiO₂微球和Ti O₂-SiO₂壳核纳米微球进行抗菌性实验,用紫外分光光度计对样品进行吸光度表征,对比分析材料的抗菌性能。结果表明,选用垂直沉降法、锦纶、黑色底色时结构色效果最明显,SiO₂微球几乎没有抗菌性,而TiO₂-Si O₂壳核微球具有一定的抗菌性。