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光子晶体由于具有特殊的光调控性能在高性能光学器件、化学及生物化学传感器、全色显示等领域展现出广泛的应用前景，但是光子晶体结构的弱稳定性，如弱耐溶剂/高温性、机械稳定性差等，以及自组装过程中裂纹的发生是影响光子晶体实际应用的一些关键因素。本论文围绕上述问题，设计、发展了系列高强度、无裂纹光子晶体的制备方法。主要内容如下：
1.高强度SiC反蛋白石结构光子晶体的制备。采用牺牲模板法制备了光子禁带涵盖整个紫外-可见-近红外区域的高光学质量SiC反蛋白石结构光子晶体。SiC前驱体的设计、选择是成功制备的关键因素。所设计、合成的聚甲基硅炔的低固化温度有利于选择具有高度单分散性及良好组装性能的聚合物胶体微球作为模板，由于聚合物模板可以自动在煅烧过程中去除，不仅避免了后续刻蚀法去除模板，简化了制备步骤，也因此避免了刻蚀对光子晶体结构整体性的破坏；SiC前驱体良好的溶解性有利于选择合适的溶剂，其正辛烷溶液与模板匹配的浸润性有利于前驱体在模板间隙的均匀填充，从而最终实现了SiC光子晶体的制备。所制备的SiC光子晶体表现出优异的耐溶剂性、高机械稳定性及超亲水性。此外，SiC自身的发光强度在最优化的光子带隙时有6.3倍的增强。SiC光子晶体优异的耐高温和腐蚀性能使其在极端苛刻环境中发光、显示、检测等领域具有重要的应用前景。
2.在铝箔表面制备大面积无裂纹光子晶体。采用可聚合单体与胶体微球在铝箔表面共组装，同时可聚合单体在胶体微球间隙聚合的方法制备了厘米尺度无裂纹光子晶体。可聚合单体在胶体微球间隙的填充、聚合及基材形变的协同作用能有效释放胶体微球收缩造成的拉伸应力，从而实现了大面积无裂纹复合蛋白石结构光子晶体的制备。进一步溶掉胶体微球模板后，还成功制备了无裂纹反蛋白石结构的光子晶体。其中，填充的可聚合单体是一系列的水溶性单体，如异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、巴豆醇、2-羟基甲基丙烯酸乙酯等。基材可以选用屈服强度小于等于102 MPa的各种金属薄膜，如铝、钛、铜、镍等。大面积无裂纹光子晶体的简便制备不仅可以推动光子晶体在实际中的应用，而且对消除各种功能涂层和陶瓷等领域的裂纹有重要的启示。
3.自支撑无裂纹光子晶体的制备。基于光子晶体裂纹的产生主要是由干燥过程中胶体微球收缩及基材与胶体微球间的粘滞力限制这种收缩而产生的应力造成的，我们通过调控光子晶体制备过程中乳液在不同浸润性、粘附性基底表面的干燥过程，当乳液在基底表面上呈具有稳定三相接触线的Wenzel-Cassie过渡状态时制备了大面积、自支撑、无裂纹蛋白石结构光子晶体。机理是这种性质的基底相对于乳液在基底上呈Wenzel状态时对乳液的限制作用更小，而相对于乳液在基底上呈Cassie状态时又消除了移动的三相接触线引起的结构应力，从而最有利于消除光子晶体制备过程中的裂纹。这种简便、低成本制备大面积、无裂纹、自支撑光子晶体的方法将有利于推动光子晶体的器件化应用。