光学变色材料是当今国际上公认的高级一线防伪材料，目前已经被广泛应用于烟包、有价证券、货币、酒标等防伪。在这种已经趋于成熟的生产技术中，光学变色随角异色材料从在设计开始，经一系列的生产工艺，到最终的产品，不可避免含有重金属。如何保持光学变色材料的随较异色效果，如亮度、色度、随角异色等，同时又能避开重金属，是当今光学变色随较异色材料发展中的一个技术难题。本研究在充分了解了国内外对纳米光学变色薄膜材料的研究过程及现状的基础上，提出并研究了无重金属环保型光学变色材料。本研究从5层对称结构着手，先后研究了4种材料结构的的环保型光学变色材料：（1）.钛吸收层/氟化镁介质层/钛反射层/氟化镁介质层/钛吸收层；（2）.钛吸收层/二氧化硅介质层/钛反射层/二氧化硅介质层/钛吸收层；（3）.钛吸收层/二氧化硅介质层/铝反射层/二氧化硅介质层/钛吸收层；（4）.二氧化硅保护层/钛吸收层/二氧化硅介质层/钛吸收层/二氧化硅介质层/钛吸收层/二氧化硅保护层。结果表明：用上述5种结构设计均能得到光学变色材料样品，其中结构设计1，氟化镁的制备工艺复杂性，不利于形成较好的随角异色产品；结构设计2，能得到比较理想的随角异色效果产品，但其亮度及抗腐蚀性方面有待改进；结构设计3，虽能大幅提高样品的亮度及鲜艳度，但抗腐蚀型略差；结构设计4，从结果上看，在随角异色、产品亮度等方面都比较理想。同时做了材料结构中的重金属检测，基本达到本研究预期。本研究制备的样品经检测，得出以下验证：（1）采用氟化镁作介质层材料，钛作吸收层、反射层材料的结构设计，理想的钛吸收层厚度为9nm，钛反射层厚度为70nm，同时，氟化镁用做介质层时，对设备要求较高，需增加离子辅助、烘烤等设备，否则制备的材料膜面不光滑，缺陷较多，大大影响产品性能。（2）用二氧化硅替代氟化镁，能制备出较好的环保型光学变色材料，其膜面比较光滑，能得到比较好的随角异色效果。（3）用铝做反射层，替代钛反射层，能大幅提高环保型光学变色材料的亮度及鲜艳度。但设计制备的样品，放置一段时间后，颜色会发生漂移，亮度、鲜艳度都会逐渐变差，分析可能是，钛在常温下表面会自然形成一层钛的氧化层，如二氧化钛、三氧化二钛、五氧化三钛等，使钛的化学性质非常稳定，当钛作吸收层时，其厚度薄、又处于纳米状态，性质比较活泼，极容易形成钛的氧化物，改变钛吸收层的光学性质，导致随着时间的推移，颜色漂移、亮度及随角异色效果减弱。（4）在钛吸收层上增加一层5nm左右的二氧化硅层，不改变环保型光学变色材料的亮度、鲜艳度及随角异色等性能，同时大大增加了环保型光学变色材料的耐候性，使其能长时间保存。（5）本研究制备的环保型光学变色材料基本不含铅、砷、汞、镉重金属，含有少量的铬和镍，含量分别为36mg/kg、9.8mg/kg，可能是镀膜材料纯度不够，含有附带的少量铬、镍。