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新型聚合物破解水下设备加密防伪难题

文章来源：科技日报更新时间：2023-10-24 14:48:17

本报记者俞慧友

　　海洋经济的兴起，让越来越多的设备被用于海洋资源的开发和利用。但设备使用的防伪标签和信息加密材料，却常常难以抵御海水的侵蚀。日前，我国科研人员研究出了一种新型光开关荧光聚合物材料，有望解决这一问题并为设计制备复杂的光学信息加密防伪材料提供一种新思路。这一最新成果日前发表于《材料视野》上。

　　刺激响应聚合物材料是一种能对外界刺激手段进行响应的智能材料。在外界刺激下，它可改变自身的物理和化学性质。外界的“刺激源”主要包括光、温度、力、湿度、pH值、电等，其中，温度、力、湿度、pH值、电等为接触式刺激手段，均会对材料造成不可避免的损伤。

　　在防伪标签和信息加密材料中，有一类利用较多的“光刺激”材料——光开关荧光聚合物。这类材料可在不同光的刺激下，通过颜色或荧光的可逆变化从而实现“开关”功能。它们的制造主要是通过将光致变色分子（如螺吡喃、二芳基乙烯等）共价键结合到聚合物中，在实现优良光开关性能的同时兼具聚合物的多重优势。

　　光开关荧光聚合物因其高亮度、高对比度、快速响应以及优异的耐疲劳性，被广泛应用于物品防伪、信息储存与加密、生物成像等方面。遗憾的是，目前大多数光开关荧光聚合物主要应用于常规环境中。在苛刻的水下环境中，它们大多存在着稳定性差、抗污能力弱、自愈效率低等问题，这也严重制约了水下光开关荧光聚合物的实际应用和发展。

　　基于这一难题，湖南科技大学陈建教授团队联合电子科技大学崔家喜教授团队，共同开发了一种可用于水下防伪和信息加密应用的高弹性自愈光开关超分子荧光聚合物（PSFPs）。基于传统光开关荧光材料的优势，这种新型聚合物将超分子聚合物体系和光开关荧光分子相结合，实现现有材料在应用性能上的突破。

　　团队首先制备了两种具有光开关效应的二芳基乙烯分子，然后选择含氟聚合物基质，制备出具有水下防伪的高弹性自愈光开关超分子荧光聚合物。在对PSFPs进行的光谱学测试中，团队对其使用了365纳米、254纳米的紫外光，以及460纳米、525纳米可见光的交替照射。结果发现，制备得到的PSFPs膜可在无荧光、红色荧光、绿色荧光三个状态之间实现可逆转变。同时，聚合物基质中独特的偶极子—偶极子相互作用，赋予了该聚合物高弹性和较高的自修复效率。

　　陈建介绍，PSFPs在不同基材表面都具有良好的黏附性能，说明它在防伪标签产品中有良好的应用潜力。同时，它的非共价交联的超分子相互作用，使它具有优异的溶剂、热加工性以及良好的防污能力。此外，将它放置在多种极端的水下环境中，如酸性溶液、碱性溶液、盐溶液中储存超过一周，也未观察到光开关能力和聚合物形状的显著变化。“这些特点，使我们对这种材料应用于水下信息加密和防伪标签充满信心。”他说。

　　此外，团队还验证了PSFPs的自修复性能，探索它用于创建按需多级信息加密系统的可能性。

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