宁波材料所陈涛研究员/乐晓霞副研究员团队等《Adv. Mater.》综述: 智能高分子凝胶基信息存储防伪材料的研究进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队长期从事高分子水凝胶的仿生可控构筑及其在柔性驱动与感知、荧光防伪等领域的应用探索。近期，陈涛研究员、乐晓霞副研究员在Advanced Materials上发表了题为“Recent Progress in Smart Polymeric Gel-based Information Storage for Anti-counterfeiting ”的综述。

图1 智能高分子凝胶基信息防伪材料的构筑及应用

构建基于高分子凝胶基信息存储设备的关键是如何实现智能凝胶可调节的光学特性（如图2）。材料的光学性能主要表现在其对光的吸收、反射和透射等能力，即透明度、颜色、发光等方面的差异。根据设计方法，基于高分子凝胶的信息存储设备可根据不同的光学形式大致分为两大类：基于化学色的信息存储和基于物理色的信息存储。化学色（以荧光为主）通常通过物理掺杂或化学接枝的方法将碳点、有机染料以及镧系元素引入聚合物凝胶中得以实现，而物理色主要是由凝胶与光之间的相互作用产生（干涉/衍射、折射/散射、反射/透过）。在一定外界刺激条件下，相应的光学性质发生变化，即可对信息进行加密和解密。

图2 光学特性（荧光、物理色）可调节的信息存储智能高分子凝胶

通过多功能的协同，包括形状记忆、自修复、驱动，高分子凝胶基的信息存储设备可以实现加密信息从单色到多色的丰富变化，加密-解密形式从单维度到多维度的进一步提升。目前基于凝胶的智能防伪系统虽然与其他防伪材料相比展现出独特的性质，但仍存在一些缺陷，限制了其在实际生产和日常生活中的进一步应用。此类材料的信息存储能力和分辨率有待提高，针对这一点，可以结合现有技术，例如喷墨打印、4D打印等打印技术，在生产过程中，凝胶可以充当“纸”或“墨水”。另一方面，凝胶材料遇溶剂不可避免地会易溶胀、在空气中易失水收缩，导致加密信息失真甚至消失。针对以上缺陷，开发能够抗溶胀或抗失水的凝胶或许是一个不错的选择。

对于防伪来说，使用最简单的解密方式识别最高安全级别的加密信息是一个永恒的追求。一方面，不同光学性能的结合、其他功能（如形状记忆、形状变形、自愈等）的协同作用，可以赋予凝胶防伪系统更加复杂多样的加密形式，从而提高信息安全水平。另一方面，采用简单的刺激（例如光、湿度和温度），可以使解密过程简化，这也将成为防伪应用未来的发展趋势。

文章链接: 

https://doi.org/10.1002/adma.202201262