寧波材料所在Chemical Society Reviews發(fā)表綜述“刺激響應(yīng)高分子材料用于多模式、多層級信息防偽:最新進(jìn)展與未來挑戰(zhàn)”
文章來源:寧波材料技術(shù)與工程研究所 | 發(fā)布時間:2023-12-25 | 【打印】 【關(guān)閉】
隨著現(xiàn)代科技的蓬勃發(fā)展,虛假信息的泛濫對產(chǎn)品真?zhèn)蔚淖R別、人類的健康、甚至國家安全都構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。與此同時,信息安全問題也不斷涌現(xiàn),包括機(jī)密文件的泄露、信息完整性的破壞、未經(jīng)授權(quán)的訪問等。因此,打擊與日俱增的假冒偽劣行為,阻止信息被仿制至關(guān)重要。作為新興智能材料,刺激響應(yīng)聚合物(SRPs)能夠在特定的外部刺激下產(chǎn)生明顯的變化,包括發(fā)光、變色、變形、運(yùn)動及其組合形式。其中,可調(diào)的光學(xué)特性使得SRPs在信息存儲和防偽領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,引起了人們的極大興趣。然而,目前的單通道信息由于安全等級較低,仍無法有效防止信息被竊取或模仿。因此,開發(fā)具有多模式、多層級防偽特性的SRPs具有重要意義。
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室智能高分子材料團(tuán)隊長期從事高分子水凝膠的仿生可控構(gòu)筑及其在柔性驅(qū)動與感知、熒光防偽等領(lǐng)域的應(yīng)用探索(Adv. Mater., 2023, 35, 2300615; Adv. Mater., 2023, 35, 2211758; Adv. Mater., 2022, 34,2107452; Adv. Mater., 2022, 34, 2201262; Adv. Mater., 2021, 33, 2103937; Adv. Mater., 2020, 32, 2004290; Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, 2300417; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 8608; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 19237; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16243)。近期,該團(tuán)隊陳濤研究員、樂曉霞副研究員受邀在Chemical Society Reviews上發(fā)表了題為“Stimulus-Responsive Polymer Materials Toward Multi-mode and Multi-level Information Anti-counterfeiting: Recent Advances and Future Challenges”的綜述(Chem. Soc. Rev., 2024, DOI: 10.1039/d3cs00753g)。該綜述總結(jié)了基于SRPs的先進(jìn)防偽策略的最新成果,包括多模式防偽(靜態(tài)信息)和多層級防偽(動態(tài)信息),回顧了此類材料在防偽標(biāo)簽、識別平臺、智能顯示器等領(lǐng)域的應(yīng)用前景,討論了這一新興領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
當(dāng)SRPs暴露于光等外部刺激時(溫度、離子、電、磁、機(jī)械力、濕度等),會產(chǎn)生明顯的物理化學(xué)特性改變(如圖1)。目前,大多數(shù)基于SRPs的防偽材料普遍功能單一,以單通道信息顯示為主,安全級別較低,無法有效防止信息泄露或被仿冒。為了克服這些缺點,更多的注意力集中在開發(fā)多模式或多層級技術(shù)以獲得具有更好安全性的防偽系統(tǒng)。多模防偽靜態(tài)信息系統(tǒng)主要是指通過改變光學(xué)模式來顯示信息,即在一定的光學(xué)條件下(如偏振光、自然光、不同波長的紫外光等)可以顯示預(yù)先加密的信息,包括結(jié)構(gòu)色和熒光色的組合、熒光圖案與表面微觀結(jié)構(gòu)(褶皺)的結(jié)合、磷光和熒光的配合、激發(fā)波長依賴性發(fā)光等。對于多層級的動態(tài)信息防偽體系來說,刺激響應(yīng)行為所產(chǎn)生的動態(tài)信息展示過程是關(guān)鍵(如圖2),涉及的動態(tài)過程是指通過單個外部刺激或多個刺激的組合,觸發(fā)SRPs中隱藏信息的出現(xiàn),包括目標(biāo)信息的漸進(jìn)式展示和不同信息的逐步呈現(xiàn)。
隨著基于SRPs的信息存儲向多模式、多層級的防偽材料逐步發(fā)展,其將在各個領(lǐng)域的實際應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。盡管SRPs在先進(jìn)信息存儲(多模式防偽和多層級加解密)方面的研究取得了一些進(jìn)展,例如,更強(qiáng)的加密復(fù)雜性、更先進(jìn)的加密算法、更大的信息存儲容量,但其未來的發(fā)展仍存在相當(dāng)大的困難。本綜述將有利于開發(fā)新一代基于SRPs的先進(jìn)防偽體系,為實現(xiàn)更高層次的信息安全開辟新的途徑。
寧波材料所直博生沈瑩為論文第一作者,樂曉霞副研究員、陳濤研究員為論文通訊作者。這項工作得到了國家重點研發(fā)計劃(2022YFB3204300)、國家自然科學(xué)基金(52103246)、浙江省自然科學(xué)基金(LQ22E030015)、寧波市自然科學(xué)基金(2023J408、20221JCGY010301)、寧波國際合作項目(2023H019)、中德合作國際交流項目(M-0424)的支持。
圖1 多種不同的外部刺激源和不同種類的刺激響應(yīng)高分子材料
圖2 基于刺激響應(yīng)聚合物(SRPs)的多模靜態(tài)信息防偽和多層級的動態(tài)信息防偽
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