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利用智能水凝胶材料的特殊性质制备的光子晶体水凝胶在许多领域有着广阔的应用前景，是科学家关注的研究热点之一。本论文利用光子晶体水凝胶智能响应的特点，对于其制备和应用进行了研究，主要工作分为以下几个方面：
1.通过将丙烯酰胺在(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸)三嵌段共聚物光子晶体模板的空隙间光聚合的方法制备了光子晶体水凝胶。利用聚丙烯酰胺的湿度响应性和光子晶体的结构色彩，通过优化实验条件，可以使该光子晶体水凝胶在湿度为20％，50％，70％，80％，90％，100％时，分别显示透明、紫色、蓝色、青色、绿色和红色，在全湿度范围内实现了对湿度的可视化监测。该结果具有很好的可重复性及耐疲劳性，重复使用数十次后仍可准确监测湿度变化。
2.发展了一种通过在光子晶体空隙间光交联少量聚丙烯酰胺来提高光子晶体机械强度和耐溶剂性的方法。为克服光子晶体强度低、耐溶剂性差的缺点，将丙烯酰胺溶液渗入光子晶体的空隙中，通过丙烯酰胺光聚合，在乳胶粒小球间形成聚合物网络结构，将光子晶体薄膜中的乳胶粒小球紧密连接起来，从而显著增强了光子晶体的机械性能和耐溶剂性。这种方法对各种光子晶体材料的强度和耐溶剂性均有所提高，具有普适性，并且不影响光子晶体的特性和应用范围。这一方法还可以拓展到光交联多种聚合物材料，对于光子晶体的实际应用具有重要意义。
3.将pH振荡反应体系与有pH响应性的光子晶体水凝胶结合在一起，实现了光子禁带在稳定环境中自动的周期性改变。水凝胶由于pH自振荡的作用产生自发的周期性溶胀—收缩，从而会自动周期性地改变光子晶体的周期常数和光子禁带。当pH值在3.3到6.7之间振荡变化时，光子晶体水凝胶的光子禁带可以在510 nm到590 nm之间发生自振荡变化，伴随着明显的颜色改变。这一结果对于光子禁带的调控和生命现象的监测具有重要意义。
4.对萤火虫的复眼结构进行了观察与分析。观察到了萤火虫复眼晶锥独特的精细结构：晶椎剖面呈螺旋状，并且螺距逐渐变小。进一步利用近场光学显微镜测量了晶锥横切面的光强分布，并由此计算了晶锥横切面的折射率分布，发现其折射率从中心到边缘呈阶梯状降低。这一特点与渐变折射率光纤非常相似。因此，可以说萤火虫的晶锥是一种高效的生物光纤，这有利于其在夜晚黑暗的环境中高效地收集光信号。这种特殊结构对于发展新型的高效率光纤有重要的启示意义。