目前大多數報道的多刺激響應型光子晶體難以解決如下問題:1)在去除刺激后記錄結構顏色;2)自修復其機械損傷,特別是切割造成的損傷;以及3)適用于多種場景的粘附性能。為了實現先進的實際應用,制造具有多刺激響應結構色、顏色可記錄、自愈合和粘附功能的多功能光子晶體(MFPC)是迫切需要的,但仍面臨很大的挑戰。
為了解決以上問題,紹興文理學院楊東朋與中國科學院大學杭州高等研究院黃少銘報道了一種具有力致色變、熱致色變、溶劑致色變、顏色/形狀可記錄、自愈合和粘附性的功能一體化光子晶體。通過結合多刺激響應型結構色和其他功能,該MFPC展示了其潛在的新興應用(包括多層光學濾光片,無墨印刷,可重構彩色圖案和基于拉伸的防偽圖案)。
該MFPC的上述特性歸功于膠體顆粒的非密堆積結構與含有2-[[(丁基氨基)羰基]氧基]丙烯酸乙酯(BCOEA)和微量聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交聯劑的聚合物網絡合理結合。聚合物網絡具有大量犧牲氫鍵、溫度相關的折射率、可溶脹、可變形及低玻璃化溫度特性。MFPCs的多刺激響應型結構色使其能夠在視覺和光譜上感知應變、壓力、溫度以及32種(包括同系物和同分異構體)物理性質相似的溶劑。此外,MFPC具有快速自愈合性能和極強的粘附性。
圖10:MFPC的自愈合功能及其用于無墨印刷和防偽圖案。(高愈合效率:43%;極短愈合時間:1h)
綜上所述,將非密堆積的二氧化硅顆粒摻入BCOEA和PEGDA的混合物中,然后進行紫外光聚合,制備出一種具有熱致變色、溶劑致變色、機械致變色、形狀/顏色可記錄、自愈合和粘附性能的新型功能一體化光子晶體。這些特性源于膠體顆粒的非緊密堆積結構與具有大量犧牲氫鍵、溫度相關的折射率、可溶脹、可變形及低玻璃化溫度特性的BCOEA聚合物網絡的合理結合。本研究提供了一種強大而高效的方法來制MFPC,并將推動其在印刷,顯示,傳感,防偽,柔性電子,光學器件等各個領域的應用。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202411670
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