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原文链接：10.1016/j.cej.2024.157458
聚集诱导发光(AIE)水凝胶由于其可调的光学性能和聚集诱导发光特性,在信息安全领域得到了广泛的应用,将具有多刺激响应的螺吡喃类有机荧光染料引入AIE水凝胶中将赋予其更多的功能。但传统的2D防伪存在隐藏信息易被复制的问题,因此亟待发展新的防伪策略,提高信息安全水平。
近日，中北大学李洁团队首次提出将多刺激响应AIE荧光水凝胶与形状记忆聚氨酯相结合的新策略,将其应用于信息安全领域。荧光水凝胶(PCHS水凝胶)的聚合物骨架由聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCS)通过氢键连接而成。选取四种[4-(3,5-二羧苯基)]四苯乙烯(H8ETTB)和1-(2-羟乙基)-3,3-二甲基吲哚-6'-硝基苯并螺吡喃酮(SP)作为荧光填料,通过柔性电子打印机将PCHS水凝胶打印到记忆形状聚氨酯(SMPU)上,打印在SMPU上的隐藏信息需要在高温(80℃)和紫外线(365nm)照射下才能解密,而加热到80℃后,通过加入H+或施加外力即可销毁隐藏信息,有效提高了信息的安全性,防止其泄露。有趣的是,我们可以选择销毁方式,使信息的销毁更加灵活,该策略在信息加密和防伪领域具有巨大的潜力。相关研究成果发表于《Chemical Engineering Journal》上。
图文解析
图1. (a) PCHS水凝胶的设计思路；(b)采用PCHS-H+墨水和PCHS墨水的信息输入示意图；(c)信息解密与信息销毁示意图。
图2. (a)PC水凝胶和PCHS水凝胶的FT-IR；(b)PC水凝胶和PCHS水凝胶的XPS；(c)PC水凝胶的碳准峰；(d)PCHS水凝胶的碳准峰；(e)PCHS水凝胶膜表面的AFM图像；(f)在日光下拍摄的PCHS水凝胶的照片；(g)PC水凝胶和PCHS水凝胶膜横截面的SEM图像。
图3. （a）PCHS水凝胶对光和H+的结构响应示意图；（b）PCHS水凝胶在300nm激发下的发射光谱（粉紫色曲线）和H8ETTB/SP的DEF溶液的紫外可见吸收光谱（绿色曲线）。图示为PCHS水凝胶在365nm紫外照射下的照片；（c）PCHS水凝胶的三维荧光光谱；（d）PCHS-H+水凝胶在300nm激发下的发射光谱（黄绿色曲线）和加入H+后的H8ETTB/SP的DEF溶液的紫外可见吸收光谱（蓝色曲线）。图示为PCHS水凝胶在365nm紫外照射下加入H+后的照片；（e）PCHS水凝胶和加入H+后的PCHS水凝胶的CIE色度图；（f）在365 nm 紫外光下拍摄的 PCHS水凝胶用柔性电子打印机打印的图案照片。
图4. (a)PCHS水凝胶在不同变形（扭曲、弯曲、拉伸）下拍摄的照片；(b)PC水凝胶和PCHS水凝胶的应力-应变曲线；(c)不同应变下PCHS水凝胶在加载-卸载循环中的应力-应变曲线；(d)PCHS水凝胶在30%应变下10次加载-卸载循环曲线。
图5. (a)SMPU形状记忆性能图；(b)SMPU计算Rf和Rr示意图（以90°为例）；(c)不同温度、相同弯曲变形角度（90°）下SMPU的Rf和Rr；(d)相同温度（80 ℃）、不同弯曲变形角度下SMPU的Rf和Rr；(e)相同温度（80 ℃）、不同弯曲角度下PCHS/SMPU的Rf和Rr；(f)PCHS/SMPU 复合薄膜在80 ℃、弯曲变形角度为90°下的形状记忆固定-恢复循环。
图6. 基于形状记忆多刺激响应AIE荧光水凝胶体系的“盲盒”信息防伪平台。(a)不同水凝胶墨水与SMPU组合设计的打印示意图；(b)信息加密解密示意图（“红色箭头”表示加密过程，“绿色箭头”表示解密过程）；(c)在Vis和365 nm激发下拍摄的照片的信息加密解密示意图；(d)加入H+和(e)加热至80 ℃并在365 nm激发下拍摄的照片两种信息销毁方法示意图；(f)不同防伪平台对比。
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