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新型聚合物破解水下設備加密防偽難題

文章來源：科技日報更新時間：2023-10-24 14:48:17

本報記者俞慧友

　　海洋經(jīng)濟的興起，讓越來越多的設備被用于海洋資源的開發(fā)和利用。但設備使用的防偽標簽和信息加密材料，卻常常難以抵御海水的侵蝕。日前，我國科研人員研究出了一種新型光開關熒光聚合物材料，有望解決這一問題并為設計制備復雜的光學信息加密防偽材料提供一種新思路。這一最新成果日前發(fā)表于《材料視野》上。

　　刺激響應聚合物材料是一種能對外界刺激手段進行響應的智能材料。在外界刺激下，它可改變自身的物理和化學性質(zhì)。外界的“刺激源”主要包括光、溫度、力、濕度、pH值、電等，其中，溫度、力、濕度、pH值、電等為接觸式刺激手段，均會對材料造成不可避免的損傷。

　　在防偽標簽和信息加密材料中，有一類利用較多的“光刺激”材料——光開關熒光聚合物。這類材料可在不同光的刺激下，通過顏色或熒光的可逆變化從而實現(xiàn)“開關”功能。它們的制造主要是通過將光致變色分子（如螺吡喃、二芳基乙烯等）共價鍵結合到聚合物中，在實現(xiàn)優(yōu)良光開關性能的同時兼具聚合物的多重優(yōu)勢。

　　光開關熒光聚合物因其高亮度、高對比度、快速響應以及優(yōu)異的耐疲勞性，被廣泛應用于物品防偽、信息儲存與加密、生物成像等方面。遺憾的是，目前大多數(shù)光開關熒光聚合物主要應用于常規(guī)環(huán)境中。在苛刻的水下環(huán)境中，它們大多存在著穩(wěn)定性差、抗污能力弱、自愈效率低等問題，這也嚴重制約了水下光開關熒光聚合物的實際應用和發(fā)展。

　　基于這一難題，湖南科技大學陳建教授團隊聯(lián)合電子科技大學崔家喜教授團隊，共同開發(fā)了一種可用于水下防偽和信息加密應用的高彈性自愈光開關超分子熒光聚合物（PSFPs）?；趥鹘y(tǒng)光開關熒光材料的優(yōu)勢，這種新型聚合物將超分子聚合物體系和光開關熒光分子相結合，實現(xiàn)現(xiàn)有材料在應用性能上的突破。

　　團隊首先制備了兩種具有光開關效應的二芳基乙烯分子，然后選擇含氟聚合物基質(zhì)，制備出具有水下防偽的高彈性自愈光開關超分子熒光聚合物。在對PSFPs進行的光譜學測試中，團隊對其使用了365納米、254納米的紫外光，以及460納米、525納米可見光的交替照射。結果發(fā)現(xiàn)，制備得到的PSFPs膜可在無熒光、紅色熒光、綠色熒光三個狀態(tài)之間實現(xiàn)可逆轉變。同時，聚合物基質(zhì)中獨特的偶極子—偶極子相互作用，賦予了該聚合物高彈性和較高的自修復效率。

　　陳建介紹，PSFPs在不同基材表面都具有良好的黏附性能，說明它在防偽標簽產(chǎn)品中有良好的應用潛力。同時，它的非共價交聯(lián)的超分子相互作用，使它具有優(yōu)異的溶劑、熱加工性以及良好的防污能力。此外，將它放置在多種極端的水下環(huán)境中，如酸性溶液、堿性溶液、鹽溶液中儲存超過一周，也未觀察到光開關能力和聚合物形狀的顯著變化。“這些特點，使我們對這種材料應用于水下信息加密和防偽標簽充滿信心。”他說。

　　此外，團隊還驗證了PSFPs的自修復性能，探索它用于創(chuàng)建按需多級信息加密系統(tǒng)的可能性。

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