光子晶体在智能材料方面具有巨大的潜力，尤其是利用光子晶体构建具有结构色彩的材料已成为研究热点。纤维素纳米晶(CNCs)是一种天然纳米材料，具有光子晶体特性，可以通过蒸发诱导自组装形成具有手性向列结构的光子薄膜。然而，传统的CNC光子薄膜通常缺乏可调的结构颜色和柔韧性，阻碍了其实际应用。

  基于此，浙江科技大学孟亚会联合江南大学龙柱教授和齐鲁工业大学董翠华教授报道了一种具有结构颜色和力学性能可调的柔性多刺激响应光子薄膜，该膜可通过纤维素纳米晶体（CNC）和低共熔溶剂（DES）交替组装获得，不仅解决了阴阳离子对CNC自组装的影响，还能弥补CNC力学性能的不足，并且具有多角度颜色变化和溶剂辨别能力，该项工作在智能显示、传感检测和防伪等领域具有极大的应用潜力。该工作以“Flexible multiple-stimulus-responsive photonic films based on layer-by-layer assembly of cellulose nanocrystals and deep eutectic solvents”为题发表在 Chemical Engineering Journal期刊上。孟亚会博士为文章第一作者，龙柱教授和董翠华教授为共同通讯作者。 

图1. CNC/DES光子多层膜的制备机理图

  该工作通过调控DES引入量和交替组装层数，获得了结构颜色和力学性可调的薄膜。并且DES的引入和组装层数不影响CNC的左手性特性。随着组装层数增加，薄膜的多畴尺寸减小，颜色更均匀，力学强度有所提升。此外，CNC/DES墨水在45^?、90^?和135^?多角度呈现不同颜色，多层光子薄膜具有良好的可逆湿度响应以及对醋酸、丙酮、苯和正己烷的快速识别能力。 

图2.（a）自然光下CNC光子膜的照片；（b）CNC光子膜的POM图像。

 图3.（a）CNC光子膜的UV-vis光谱；（b）CNC光子多层膜的UV-vis光谱；（c）CNC光子膜的圆二色谱；（d）CNC光子膜的CIE色度图；（e）CNC光子多层膜的CIE色度图；（f）圆偏振光通过具有左手手性结构的CNC膜的示意图；（g）CNC/DES_0.4、（h）(CNC/DES_0.4)₂、（i）(CNC/DES_0.4)₃和（g）(CNC/DES_0.4)₄膜在弯折、卷曲和折叠状态下的照片。

 图4.（a）CNC/DES_0.4、（b）(CNC/DES_0.4)₂、（c）(CNC/DES_0.4)₃和（d）(CNC/DES_0.4)₄膜在不同湿度下的可逆颜色和UV-vis光谱；（e）不同湿度下光子多层膜的CIE色度图；（f）薄膜在不同极性溶剂（水、醋酸、丙酮、苯和正己烷）中的CIE色度图；由CNC/DES_0.4在黑色背景上书写的“ZUST”图案：（g）45^?视角观察、（h）未干燥的“ZUST”图案、（i）135^?视角观察、（J）不同湿度下“ZUST”颜色、（k）90^?视角观察、（l）不同溶剂中“ZUST”颜色。

 图5.（a）薄膜制作夜间道路交通反光标志示意图；（b）行人横穿人行道时薄膜图片（1号45^?视角、2号90^?视角、3号135^?视角）；（c）4号行人行走时薄膜图片；（d）司机行驶时薄膜图片（距离50 m、30 m和10 m）；（e）薄膜在不同季节的颜色变化；（f）以冬季为例，薄膜在不同天气下的颜色变化。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150713