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材料化学工程学科的发展方向之一为通过对材料制备过程的工艺-微结构-性能关系的研究，达到目标材料结构与性能的调控，实现材料制备的定量定向化及材料的结构性能一体化之目的。随着纳米技术的不断发展，无机纳米粒子与有机聚合物的分子组装技术越来越受到现代科学家的关注，如何将开发的新型功能性复合材料在实际应用中的作用是当前面临的挑战之一。通过对无机-有机聚合物杂化材料的微纳结构功能单元有序的组装，使得各个单元之间协同作用并相互影响，不但能够解决纳米材料物理和化学的不稳定性，而且所得的复合材料又兼具优越的综合性能，赋予纳米杂化材料许多新奇的特性。由无机-有机杂化材料有序组装而成的超疏水表面涉及表面科学、纳米技术、材料科技等众多领域，是一种非常重要的技术，且微纳多级结构是其具有超疏水性和高可靠性表面承载力的根本原因。此外，无机-有机材料组装胶体光子晶体也是一类重要的有序微结构材料，因其自身独有长程有序结构与光学衍射特与特性在光子材料、信息存储、传感器、生物探针及其它领域的应用而备受关注和重视。 本文以制备功能性纳米杂化材料为导向，利用无机-有机分子组装手段从分子水平上设计和制备微纳有序结构材料，并重点对其超疏水和光学性能进行研究。具体工作如下: 1.我们利用常规的原料和简单的方法，将改性纳米二氧化硅与环氧树脂混合反应成膜，等离子体刻蚀后浸入硅溶胶成膜，最后用六甲基二硅胺烷(HMDS)处理，制备出具有特殊表面结构的超疏水材料。通过扫描电镜(SEM)以及表面水接触角(CA)系统的研究了改性SiO2/EP/Silica Sol杂化膜的疏水性。结果表明，所制备的膜表面具有特殊的双尺度结构，这样空气会被限制在水滴与表面之间的空隙中。同时，由于HMDS带来的大量甲基基团降低了结构的表面能。因此，粗糙结构与低表面能共同作用使得该表面水接触角为152°(＞150°)，滚动角5°(＜10°)。 2.以制备功能性超疏水表面为目的，利用溶胶凝胶法制备了TiO2-SiO2@PDMS光催化超疏水双功能杂化材料，膜接触角为162°，滚动角为4°。我们考察了该疏水膜的热稳定性，发现该疏水膜能耐高温400℃。当温度到470℃时，膜表面由疏水性转变成超亲水性。我们进一步将该杂化材料分别应用在染料废水和染色超疏水膜中，紫外光照射废水和染色膜30分钟发现废水和染色膜中的颜色均褪去，且褪色膜的接触角只从原来的157°下降到151°，仍保持很好的超疏水性。我们还进一步将该杂化材料应用于曲面小球上，发现处理后的超疏水小球具有低的流体摩擦阻力，在水面上行走速度明显快于普通小球，充分说明了该功能性杂化材料在轮船、游艇等方面存在潜在的商业应用价值。 3.以制备大面积超疏水织物为目的，成功将TiO2-SiO2@PDMS应用与涤棉织物得到功能性超疏水织物。该织物具有耐洗刷、耐强酸腐蚀的优良性能，且这种柔软型、弹性好、耐有机溶剂的织物可用于油水分离。特别地，这种超疏水织物用于十次油水分离后仍能保持良好的疏水性，接触角为151°，滚动角为8°。此外，由于亲油溶剂在超疏水织物上的延展性的特点，使其可用于多彩图案的印刷，将促进纺织面料的利用率。我们还发现了该杂化超疏水材料不依赖于基底表面的物理和化学性质。 4.从胶体光子晶体材料的基础构筑单元为导向，采用乳液聚合的方法制备的单分散苯乙烯(PS)胶体光子晶体。我们分别利用垂直沉积法和微流控液滴技术制备出绚丽色彩的二维胶体光子晶体薄膜和三维胶体光子晶体微珠。基于胶体光子晶体的多种带隙，将多种功能性化合物引入胶体光子晶体微珠中，以微珠为单载配位响应的载体，对金属离子的识别进行了研究。当胶体光子晶体的带隙与功能性化合物荧光波长相匹配，则其检测金属离子的灵敏度将提高几十倍。这将要拓宽胶体光子晶体在传感、检测、高性能光学器件等领域的应用。