我们通过自由基沉淀聚合制备了单分散的、表面带有少量负电荷的P(NIPAM-AAc)微凝胶。微凝胶通过自组装可以形成高度有序的胶体晶体阵列(colloidal crystal array，CCA)，将CCA嵌入在聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶基质中制备了聚合胶体晶体阵列(Polymerized crystalline colloidal array，PCCA)薄膜。PCCA由于具有明显的光学衍射现象，在传感器和光学材料方面有很好的应用前景。但是对PCCA复合水凝胶薄膜中包埋微凝胶与水凝胶基质之间的相互作用的研究却很少。　　 在第一个课题中，我们以Bragg衍射作为研究手段，研究了PCCA复合水凝胶薄膜中包埋微凝胶与水凝胶之间的相互作用。衍射峰的强度和位置随着温度的变化而变化，据此可以推导出微凝胶与水凝胶之间的相互作用。我们的研究表明，非温敏的、亲水性PAAm水凝胶会显著影响温敏性P(NIPAM-AAc)微凝胶的体积相转变。与自由分散在溶液中的微凝胶相比，包埋状态的微凝胶在相转变前后体积变化很小。另外，微凝胶随温度的溶胀/收缩行为引起周围水凝胶基质的溶胀/收缩，这表明在两者之间存在着复杂的相互作用。微凝胶随温度的溶胀/收缩是快速的，而水凝胶基质则相对较慢。水凝胶的强度会影响微凝胶与水凝胶基质的相互作用。随着水凝胶强度的增加，水凝胶对微凝胶的影响更加明显，而与之相反，微凝胶对水凝胶的影响则变弱。在这一章的最后，我们还研究了PCCA膜的pH和葡萄糖响应，在其动力学数据中，我们发现与PCCA膜的快速响应有所不同，PCCA膜的pH和葡萄糖响应相对较慢，这可能是由扩散控制的。　　 我们课题组对PCCA膜在葡萄糖和离子传感器方面的应用有诸多研究，而对其在光学材料方面却研究甚少。在第二个课题中，我们提出利用PCCA膜结构色的优势，通过掩膜制备具有不同图案的水凝胶薄膜。在图案化过程中，我们发现光引发时间、水凝胶基质组成和基底的选择等因素都会影响图案的分辨率及图案与背景的对比度。通过对条件的优化，我们制备的图案化的PCCA薄膜在低温下透明均一，在高温下呈现明显的彩色图案。用光纤光谱仪检测，图案部分有明显的Bragg衍射峰，随温度的降低，衍射峰强度降低，峰位置基本不变;而背景部分为无序结构，则不存在衍射峰，随温度的降低，膜的平均折射率降低，只出现基线的降低。我们还可以通过调节微凝胶的粒径和浓度来调节图案的颜色，制备整个可见光范围内不同颜色的图案化PCCA膜。