一直以来,自然界中变色龙等生物的动态体色变化吸引了众多科研人员的关注。研究人员认为，体色的变化与体表周期有序的微纳结构有关，这种周期性的有序排列不仅可以反射特定波长从而呈现出艳丽的颜色，并且能够迅速、灵敏地感知外界的刺激和环境改变，使其能够及时改变自身的体色隐匿于环境中，实现自我保护。近年来，人们不断尝试多种方式来模拟这些独特的结构，努力实现其特殊的界面特征，其中，自组装技术因其成本低廉、易实现等优势，成为了制备三维有序光功能材料的一种通用有效的手段。
单分散胶体纳米粒子（例如二氧化硅、聚苯乙烯纳米粒子）等可通过自组装形成周期有序的结构，现已广泛用作响应性光功能材料的基本结构单元。目前存在了两种方案以实现外界刺激的快速响应及其结构色变化的可控，一种是通过将特定尺寸的纳米粒子自组装后的有序结构包裹进响应性聚合物（如水凝胶和树脂）的基体中；另一种是利用多步合成将弹性粒子和磁性纳米颗粒等直接复合形成胶体粒子再诱导组装完成。以上两种方案均存在制备繁琐、不易操作等缺点，因此开发更简单易行的响应性光功能材料的制备方法十分必要。
近日，来自东南大学生物电子学国家重点实验室顾忠泽教授课题组的研究团队，开发了一种新型的响应性柔性胶体纳米粒子，一步共聚得到尺寸可控的多重响应柔性共聚物(methyl methacrylate-butyl acrylate，(P(MMA-BA))) ,成功制备了具有良好力学性能、明亮的结构色以及信息可加密的响应性光功能薄膜。
这类柔性纳米粒子具有较低的玻璃化转变温度和核-壳结构，因此在室温干燥条件下可发生部分变形并相互融合，制备得到的柔性薄膜不仅可以实时控制所设计颜色、图形等信息的隐藏与显示，而且可以对溶剂、酸碱度、应力等外界刺激作出可逆响应。
例如，由于核壳两者的折射率差异较小，柔性薄膜在室温干燥条件下是无色透明的，但当被水浸泡后，亲水的壳层和疏水的核之间折射率差异增大，薄膜将会呈现出明亮的结构色；在力学方面，该柔性薄膜可以可逆拉伸，并在外力作用下发生可调的机械变色；在酸碱度方面，研究人员利用不同粒径、不同响应性的柔性粒子，成功制备出了显示信息可加密的防伪图案。这种防伪图案在干燥条件下可以隐藏颜色、图案，但浸水或当外界pH变化后，能够立即显示出特定的隐藏信息。此外防伪图案还具有良好的附着性和力学稳定性，能够牢固地附着在基底上。因此，本研究工作在动态彩色显示、光学传感和防伪等光电器件的设计和应用等方面具有着广阔的发展前景。
图一：从完全浸透到完全干燥状态的过程中记录的共聚物膜的反射光谱及颜色变化
图二:浸湿后的柔性薄膜在拉伸前后颜色发生改变
图三：有图案的柔性纳米薄膜受溶液pH值控制显示加密的颜色信息
文章链接
https://doi.org/10.1002/adfm.201902954
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