在全球數字化轉型與高端制造業升級的浪潮中，信息安全與防偽技術已成為守護工業產權、金融交易及數據隱私的核心屏障。聚合物材料憑借加工靈活、化學穩定且可實現表面功能化的優勢，成為構建動態加密載體的理想選擇，其中透明聚合物薄膜因高透光性和視覺隱蔽性，在“隱形加密”領域獨具潛力。然而，傳統透明聚合物加密技術長期受困于多重瓶頸：加密后易出現不可逆透光損失、圖案形式單一且易被復制磨損，熒光等單一響應模式難以適配多場景安全需求，激光加工雖為新方向，但高濃度光熱填料會破壞透明度、低濃度又無法觸發多階段響應，且普遍缺乏應對非法解密的主動自毀機制，嚴重制約了其在高安全領域的應用。
本研究解決了透明聚合物在信息加密領域的關鍵局限性，即不可逆透光性損失、圖案形式單一以及缺乏主動安全機制。與依賴有害紫外光激發（會導致光漂白）且需多步合成的傳統熒光加密技術不同，該策略可實現無掩模單步制備，并具備主動自毀功能。通過首創的激光能量可編程方法，在單一透明基底上集成連續3D到顏色梯度圖案化與動態加密功能，并以此建立了兩種先進的信息加密范式。
2025年10月28日，該研究以“Laser-Programmed 3D Gradient Architectures in Transparent Polymer Films for Dynamic Information Encryption and Anti-Counterfeiting”為題發表在國際高水平期刊《Advanced Functional Materials》。論文第一作者為常州大學研究生侯姝宇，常州大學劉春林教授、成駿峰教授為共同通訊作者。常州大學為第一通訊單位。
本文的主要突破如下：
1. 多維度調控
經超低濃度碳納米管（50 ppm）與一水葡萄糖（4 wt%）協同摻雜的聚乙烯醇（PVA）復合材料，可實現激光能量閾值可控的相變，同時保持> 60% 的可見光透過率。
通過激光能量密度的增強可依次觸發以下過程：
（1）晶界散射實現二維半透明白化（ΔE = 3.04-14.96）；
（2）三維乳白色發泡，高度差達 1162 μm（體積膨脹率 465%）；
（3）梯度碳化（從焦黃色到棕色，ΔE = 26.66-42.98）。
關鍵在于，通過多尺度表征（X 射線光電子能譜、X 射線衍射、拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜、氣相色譜 - 質譜聯用）系統闡明了三維圖案的形成機制，同時進行了逐步機理分析。這一設計通過在單一透明平臺中集成從納米到毫米級的結構調控、動態顏色調節與觸覺反饋，超越了傳統激光打標技術。
圖1.（a）示意圖展示聚乙烯醇/碳納米管/一水合葡萄糖（PVA/CNTs/C6H12O6·H2O）復合薄膜在激光照射下的光熱轉換、白化、發泡及碳化階段機制；（b）在聚乙烯醇復合薄膜上制備的三維圖案。
2.動態加密模式
（1）水觸發隱藏/激光解密：可逆結晶特性可實現水驅動擦除（透光率恢復率>95%），而二次激光照射可形成“不透明背景/透明信息”的解密效果。
（2）雙激光閾值加密：亞閾值能量（透光率變化<5%）可實現隱形書寫；近臨界二次照射會觸發局部發泡/碳化，從而實現選擇性顯影。
（3）主動自毀安全機制：超閾值能量通過發泡/碳化不可逆地破壞數據，為防范未授權解密提供故障安全保護。上述所有動態加密過程均配有視頻記錄作為佐證。
圖2. 聚乙烯醇復合薄膜信息加密過程示意圖：（a）水觸發隱藏/激光解密；（b）雙激光閾值加密。
3. 實際應用
無掩模單激光加工可制備出具有微米級精度/毫米級高度結構的高安全性特征（如3D 盲文、二維碼）。該材料經測試展現出優異穩定性，可耐受100次以上磨損、50次以上彎折，且能在90℃環境下穩定存放24小時。這一技術填補了透明基底加密從概念到實際應用的空白，可用于防偽、物聯網傳感器及國防領域。
圖3.（a）中文盲文“你好”的實物圖與3D共聚焦顯微鏡圖像；（b）二維碼加密過程：（b1）信息輸入，（b2）水浸泡后隱藏，（b3）二次照射后解密圖案；（c）經 100 次往復摩擦循環、50 次循環彎折測試及 90℃下 24 小時熱老化后，白化、發泡及碳化圖案的照片。
論文鏈接：http://doi.org/10.1002/adfm.202523657
下載：論文原文。
