四川大学崔为/冉蓉《Small》:混合溶剂诱导水凝胶的可控相分离用于信息加密
2022-11-08 来源:高分子科技
随着信息加密技术的不断发展,诸如安全码、全息防伪、荧光识别等新兴技术也被发明出来。同时,许多新兴材料也被应用到这一领域。近年来,刺激响应型水凝胶在信息加密领域获得了广泛的应用。在pH、光、温度、溶剂、磁场、离子浓度等外界刺激下,水凝胶会显示出可逆的颜色或形状变化。通过将特定的信息与水凝胶颜色或形状相关联,就可以实现加密。虽然目前研究者们已经报道了大量先进的信息加密材料和设备,该领域依然存在一些问题。例如材料制备过程复杂,解码条件苛刻等。而为了制备具有特定条件的水凝胶,往往也需要精细调控聚合物组成。因此,开发安全性高、解密过程简单且制备容易的信息加密材料仍然是一项巨大的挑战。
为了解决以上难题,在本工作中作者利用溶剂诱导水凝胶网络相分离策略实现信息加密和解密。相分离是聚合物中的一种物理现象,即一个均匀相分离成两个(或更多)不同的相,形成非均匀的微观结构,通常会导致材料的颜色或形状发生改变。水凝胶的相分离行为可由温度、电场、溶剂等因素引起。在这些方法中,混合溶剂诱导相分离最简单、最可控且可重复。通过调节水凝胶内部或外部混合溶剂中劣溶剂的浓度,可以简易调节相分离速率和分离程度,实现可控的信息加密和解密。作为概念验证演示,作者利用聚丙烯酰胺水凝胶的相分离过程设计了几个稳定可逆的信息加密和解密系统,有望启发下一代信息技术软体设备的开发。
图1.通过改变水凝胶外部和内部的劣溶剂浓度调节渗透压,实现可控的颜色变化速率及溶剂扩散系数。
图2. 相分离对聚丙烯酰胺水凝胶内部结构的影响。
图3.通过改变聚丙烯酰胺水凝胶外部劣溶剂浓度调节其相分离行为。
图4. 通过改变聚丙烯酰胺水凝胶内部劣溶剂浓度调节其相分离行为。
图5. 临界劣溶剂浓度以下聚丙烯酰胺水凝胶的不完全相分离行为。
图6.相分离水凝胶在信息加密和解密中的应用。
图7. 通过组合多种不同的相分离水凝胶实现可控信息解密。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202205359
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(责任编辑:xu)
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