力致色变光子晶体因具有通过外力改变结构色的特性受到广泛关注。然而，撤去外力后，力致色变结构色迅速恢复且难以记录，限制了其应用拓展。近日，绍兴文理学院化学化工学院杨东朋博士与国科大杭州高等研究院黄少铭教授合作，通过结合非密堆积力致色变光子晶体和相变材料，制备了一种具有热开-关特性和多色记录-擦除功能的新型力致色变光子晶体纸张。通过在相变温度以上挤压光子晶体纸张获得目标结构色，随后冷却至室温记录目标结构色。通过加热挤压后的光子晶体纸张，可对已记录的结构色进行擦除。基于上述特性，作者发展了基于光子晶体纸张的新型多色、高分辨无油墨印刷术，实现了对同一纸张重复擦写（图1）。该新型光子晶体纸张的发展和大范围使用将有助于减少环境污染、一次性油墨和纸张的使用。

图1 新型力致色变光子晶体材料无油墨印刷应用

图2 TRMPC的制备和表征。a： TRMPC的制造示意图。b-d：MPC、TRMPC凝胶和TRMPC固体的扫描电镜图像、显微镜图像和反射光谱。e，f ：TRMPC在交替加热和冷却条件下的反射信号开关。g：TRMPC固体和凝胶的应力-应变曲线。

图3 热响应off-on的力致变色。TRMPC凝胶的状态机理示意图。b，c：不同压力下TRMPC凝胶的显微镜图像和反射光谱。d ：TRMPC凝胶λ-压力曲线。e：TRMPC凝胶分别在0、6.2和13.9 kPa压力下的横断面扫描电镜图像。f：横截面扫描电镜图像显示了晶格距离的变化。g：TRMPC凝胶的λ作为交替压力和释放的函数。h：TRMPC固体的离态力学变色示意图。i：TRMPC固体在不同压力下的显微镜图像和j：反射光谱。k：TRMPC固体的λ随压力的变化。l：TRMPC固体分别在0、6.2和13.9 kPa压力下的横断面扫描电镜图像。m：横截面扫描电镜图像显示了TRMPC固体晶格距离的变化。n：TRMPC固体的波长随时间的函数（在13.9 kPa的恒定压力下）。

图4 颜色的可记录性和可擦除性。a：TRMPC的彩色记录和擦除的示意图。b：通过按下（13.9 kPa）并冷却，在红色TRMPC凝胶上记录蓝色，并通过加热（T > T_m）消除蓝色。c：三维反射光谱显示了在加热过程中TRMPC的反射信号的变化。d：不同温度下压制的TRMPC固体的λ。e，f：不同压力下TRMPC凝胶和固体的反射光谱和相应的显微镜图像。g：通过可编程颜色记录的可擦性和可擦性的TRMPC反射信号开关

  文章以Multicolor recordable and erasable photonic crystals based on on-off thermoswitchable mechanochromism toward inkless rewritable paper为题发表在Nature Communications上。文章通讯作者为绍兴文理学院杨东朋博士和国科大杭州高等研究院黄少铭教授。

  论文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-024-49860-3