四川大學崔為/冉蓉《Small》:混合溶劑誘導水凝膠的可控相分離用于信息加密
2022-11-08 來源:高分子科技
隨著信息加密技術的不斷發展,諸如安全碼、全息防偽、熒光識別等新興技術也被發明出來。同時,許多新興材料也被應用到這一領域。近年來,刺激響應型水凝膠在信息加密領域獲得了廣泛的應用。在pH、光、溫度、溶劑、磁場、離子濃度等外界刺激下,水凝膠會顯示出可逆的顏色或形狀變化。通過將特定的信息與水凝膠顏色或形狀相關聯,就可以實現加密。雖然目前研究者們已經報道了大量先進的信息加密材料和設備,該領域依然存在一些問題。例如材料制備過程復雜,解碼條件苛刻等。而為了制備具有特定條件的水凝膠,往往也需要精細調控聚合物組成。因此,開發安全性高、解密過程簡單且制備容易的信息加密材料仍然是一項巨大的挑戰。
為了解決以上難題,在本工作中作者利用溶劑誘導水凝膠網絡相分離策略實現信息加密和解密。相分離是聚合物中的一種物理現象,即一個均勻相分離成兩個(或更多)不同的相,形成非均勻的微觀結構,通常會導致材料的顏色或形狀發生改變。水凝膠的相分離行為可由溫度、電場、溶劑等因素引起。在這些方法中,混合溶劑誘導相分離最簡單、最可控且可重復。通過調節水凝膠內部或外部混合溶劑中劣溶劑的濃度,可以簡易調節相分離速率和分離程度,實現可控的信息加密和解密。作為概念驗證演示,作者利用聚丙烯酰胺水凝膠的相分離過程設計了幾個穩定可逆的信息加密和解密系統,有望啟發下一代信息技術軟體設備的開發。
圖1.通過改變水凝膠外部和內部的劣溶劑濃度調節滲透壓,實現可控的顏色變化速率及溶劑擴散系數。
圖2. 相分離對聚丙烯酰胺水凝膠內部結構的影響。
圖3.通過改變聚丙烯酰胺水凝膠外部劣溶劑濃度調節其相分離行為。
圖4. 通過改變聚丙烯酰胺水凝膠內部劣溶劑濃度調節其相分離行為。
圖5. 臨界劣溶劑濃度以下聚丙烯酰胺水凝膠的不完全相分離行為。
圖6.相分離水凝膠在信息加密和解密中的應用。
圖7. 通過組合多種不同的相分離水凝膠實現可控信息解密。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202205359
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(責任編輯:xu)
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