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  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)激光程控形狀記憶光子晶體的無墨彩寫與復(fù)印：利用激光即可在光子晶體智能材料上實(shí)現(xiàn)無墨彩色直寫和復(fù)印功能，有望拓展光子晶體在信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域應(yīng)用，相關(guān)研究結(jié)果以"Inkless Multi-color writing and copying of laser-programmable photonic crystals"為題發(fā)表于材料學(xué)知名期刊Materials Horizons(DOI: 10.1039/D0MH00150C，IF: 14.3)，并被選為后封面。杜學(xué)敏研究員是該論文通訊作者，王運(yùn)龍博士（第一作者）、趙啟龍副研究員為該論文作者，深圳先進(jìn)院為唯一通訊單位。 

  隨著社會(huì)飛速發(fā)展，辦公用紙耗量驚人，給自然環(huán)境帶來嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。近年來，科學(xué)家們嘗試開發(fā)出可重復(fù)擦寫的新型智能材料，以替代現(xiàn)有辦公用紙。現(xiàn)有可重復(fù)擦寫的智能材料主要有兩類：一類是采用染料或色素等這類化學(xué)色實(shí)現(xiàn)的可重復(fù)擦寫材料，但這類顏色往往不穩(wěn)定，且通常需要墨水書寫；另一類是采用光子晶體這類物理色實(shí)現(xiàn)的可重復(fù)擦寫，這類顏色是源于周期性的微納結(jié)構(gòu)與光相互作用，因此，顏色不僅非常鮮艷且異常穩(wěn)定，不會(huì)褪色。但基于光子晶體的重復(fù)擦寫智能材料仍面臨幾大關(guān)鍵挑戰(zhàn)：信息存儲(chǔ)周期有限、可重復(fù)擦寫次數(shù)較少，且難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種顏色。 

  針對(duì)上述挑戰(zhàn)，杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)在前期光子晶體智能材料（Adv. Funct. Mater. 2020, 1909202; Matter 2019, 1, 626; ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 38117；J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 3542; J. Mater. Chem. B, 2020, doi.org/10.1039/C9TB02389E）與形狀記憶材料的研究基礎(chǔ)上（Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801027; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24748；National Science Review, 2019, doi.org/10.1093/nsr/nwz188; Adv. Mater. Technol., 2019, 4, 1900566），提出了將兩種材料智能特性融合進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多功能的全新想法：利用光子晶體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定顏色，而通過形狀記憶高分子材料實(shí)現(xiàn)顏色的編程控制與記憶回復(fù)。 

圖 1 激光程控形狀記憶光子晶體智能材料直寫、復(fù)印及重復(fù)次數(shù)

  研究團(tuán)隊(duì)將光子晶體反蛋白石多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到共價(jià)交聯(lián)的聚苯乙烯/聚丙烯酸正丁酯形狀記憶材料中，得益于聚苯乙烯/聚丙烯酸正丁酯形狀記憶材料較寬的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（從47~105 ℃），該材料可擁有多個(gè)臨時(shí)形狀，且均能在室溫穩(wěn)定維持。采用近紅外光照射（光熱效應(yīng)），即可實(shí)現(xiàn)形狀記憶光子晶體材料臨時(shí)形狀在納米尺度上的快速精準(zhǔn)回復(fù)，由此改變光子晶體晶格間距，從而帶來肉眼可見的顏色變化。而且，通過改變光照時(shí)間便可控制形狀回復(fù)程度，進(jìn)而可以程控顏色變化。值得強(qiáng)調(diào)的是，利用近紅外激光可在同一張形狀記憶光子晶體薄膜上直寫出多種色彩（紅綠藍(lán)等），在反復(fù)擦寫50次以上仍保持優(yōu)異性能；同時(shí)，利用激光還可以將A4紙上的黑色圖案彩色復(fù)印到形狀記憶光子晶體薄膜上，復(fù)印下來的信息可以在室溫下穩(wěn)定保持超過一年。 

  該項(xiàng)研究首次報(bào)道了無需墨水、利用激光即可實(shí)現(xiàn)多種顏色直寫和復(fù)印，有望拓展基于這類智能材料的新型激光彩色打印與復(fù)印技術(shù)發(fā)展，及這類智能材料在信息存儲(chǔ)與生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFA0701303）、國家自然基金（21404116）、深圳市（JCYJ20180507182051636, KQJSCX20180330170232019）等科技項(xiàng)目資助。 

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/mh/d0mh00150c#!divAbstract