经过长期的生物进化、优胜劣汰,甲虫前翅角质化为质地坚硬的鞘翅,面积约为虫体的一半,具有防止水分蒸发、调节体温、保护虫体及后翅、防水和抗磨损等多种功能。其表面呈现出色彩各异的生物特性,有助于其适应环境、自我保护或吸引配偶,这亦为仿生可变色复合材料提供了设计灵感。本论文以体色变化不可逆的异色瓢虫(Harmonia axyridis Pallas)鞘翅和体色变化可逆的美东白兜(Dynastes tityus)鞘翅为研究对象,深入系统研究二者的构色机制,为仿生可变色复合材料的设计奠定理论基础。本论文针对两种体色变化不可逆/可逆甲虫,首先探索异色瓢虫和美东白兜的生活习性和生存环境与其鞘翅体色特征的关系。运用纳米压痕技术研究异色瓢虫鞘翅不同颜色区的纳米力学性能的差异和美东白兜鞘翅可逆变色过程中纳米力学性能的变化,探讨两种体色变化不可逆/可逆甲虫鞘翅纳米力学特性与构色机制的相关性。通过差热分析、热重分析并结合过氧化氢试验,探讨两种体色变化不可逆/可逆甲虫鞘翅的组成成份对其构色机制的影响。运用Solidworks软件结合鞘翅截面结构参数和纳米力学特性参数建立其耦合结构模型,结合光学分析仪器测得的光学参数建立光学结构计算模型,利用薄膜光学理论结合Matlab软件进行光学模拟分析,揭示两种体色不可逆/可逆甲虫的构色机制。本论文将昆虫学、材料学和测试光学结合,运用纳米压痕技术、现代材料测试技术、光学测试技术,根据所获得的体色变化不可逆甲虫鞘翅不同颜色区和体色变化可逆甲虫鞘翅的微观结构、纳米力学特性、组分与颜色变化之间的关联机制,进行可变色复合材料仿生耦合机理研究,为仿生可变色复合材料的设计奠定理论基础。