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  近日，中國(guó)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(wú)墨彩寫(xiě)與復(fù)�。豪眉す饧纯稍诠庾泳w智能材料上實(shí)現(xiàn)無(wú)墨彩色直寫(xiě)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(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。近年來(lái)，科學(xué)家們嘗試開(kāi)發(fā)出可重復(fù)擦寫(xiě)的新型智能材料，以替代現(xiàn)有辦公用紙�，F(xiàn)有可重復(fù)擦寫(xiě)的智能材料主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是采用染料或色素等這類(lèi)化學(xué)色實(shí)現(xiàn)的可重復(fù)擦寫(xiě)材料，但這類(lèi)顏色往往不穩(wěn)定，且通常需要墨水書(shū)寫(xiě)；另一類(lèi)是采用光子晶體這類(lèi)物理色實(shí)現(xiàn)的可重復(fù)擦寫(xiě)，這類(lèi)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(xiě)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(xiě)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(guò)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(xiě)、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(lái)肉眼可見(jiàn)的顏色變化。而且，通過(guò)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(xiě)出多種色彩（紅綠藍(lán)等），在反復(fù)擦寫(xiě)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(lái)的信息可以在室溫下穩(wěn)定保持超過(guò)一年。 

  該項(xiàng)研究首次報(bào)道了無(wú)需墨水、利用激光即可實(shí)現(xiàn)多種顏色直寫(xiě)和復(fù)印，有望拓展基于這類(lèi)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(lèi)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFA0701303）、國(guó)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