在全球数字化转型与高端制造业升级的浪潮中，信息安全与防伪技术已成为守护工业产权、金融交易及数据隐私的核心屏障。聚合物材料凭借加工灵活、化学稳定且可实现表面功能化的优势，成为构建动态加密载体的理想选择，其中透明聚合物薄膜因高透光性和视觉隐蔽性，在“隐形加密”领域独具潜力。然而，传统透明聚合物加密技术长期受困于多重瓶颈：加密后易出现不可逆透光损失、图案形式单一且易被复制磨损，荧光等单一响应模式难以适配多场景安全需求，激光加工虽为新方向，但高浓度光热填料会破坏透明度、低浓度又无法触发多阶段响应，且普遍缺乏应对非法解密的主动自毁机制，严重制约了其在高安全领域的应用。
本研究解决了透明聚合物在信息加密领域的关键局限性，即不可逆透光性损失、图案形式单一以及缺乏主动安全机制。与依赖有害紫外光激发（会导致光漂白）且需多步合成的传统荧光加密技术不同，该策略可实现无掩模单步制备，并具备主动自毁功能。通过首创的激光能量可编程方法，在单一透明基底上集成连续3D到颜色梯度图案化与动态加密功能，并以此建立了两种先进的信息加密范式。
2025年10月28日，该研究以“Laser-Programmed 3D Gradient Architectures in Transparent Polymer Films for Dynamic Information Encryption and Anti-Counterfeiting”为题发表在国际高水平期刊《Advanced Functional Materials》。论文第一作者为常州大学研究生侯姝宇，常州大学刘春林教授、成骏峰教授为共同通讯作者。常州大学为第一通讯单位。
本文的主要突破如下：
1. 多维度调控
经超低浓度碳纳米管（50 ppm）与一水葡萄糖（4 wt%）协同掺杂的聚乙烯醇（PVA）复合材料，可实现激光能量阈值可控的相变，同时保持> 60% 的可见光透过率。
通过激光能量密度的增强可依次触发以下过程：
（1）晶界散射实现二维半透明白化（ΔE = 3.04-14.96）；
（2）三维乳白色发泡，高度差达 1162 µm（体积膨胀率 465%）；
（3）梯度碳化（从焦黄色到棕色，ΔE = 26.66-42.98）。
关键在于，通过多尺度表征（X 射线光电子能谱、X 射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、气相色谱 - 质谱联用）系统阐明了三维图案的形成机制，同时进行了逐步机理分析。这一设计通过在单一透明平台中集成从纳米到毫米级的结构调控、动态颜色调节与触觉反馈，超越了传统激光打标技术。
图1.（a）示意图展示聚乙烯醇/碳纳米管/一水合葡萄糖（PVA/CNTs/C6H12O6·H2O）复合薄膜在激光照射下的光热转换、白化、发泡及碳化阶段机制；（b）在聚乙烯醇复合薄膜上制备的三维图案。
2.动态加密模式
（1）水触发隐藏/激光解密：可逆结晶特性可实现水驱动擦除（透光率恢复率>95%），而二次激光照射可形成“不透明背景/透明信息”的解密效果。
（2）双激光阈值加密：亚阈值能量（透光率变化<5%）可实现隐形书写；近临界二次照射会触发局部发泡/碳化，从而实现选择性显影。
（3）主动自毁安全机制：超阈值能量通过发泡/碳化不可逆地破坏数据，为防范未授权解密提供故障安全保护。上述所有动态加密过程均配有视频记录作为佐证。
图2. 聚乙烯醇复合薄膜信息加密过程示意图：（a）水触发隐藏/激光解密；（b）双激光阈值加密。
3. 实际应用
无掩模单激光加工可制备出具有微米级精度/毫米级高度结构的高安全性特征（如3D 盲文、二维码）。该材料经测试展现出优异稳定性，可耐受100次以上磨损、50次以上弯折，且能在90℃环境下稳定存放24小时。这一技术填补了透明基底加密从概念到实际应用的空白，可用于防伪、物联网传感器及国防领域。
图3.（a）中文盲文“你好”的实物图与3D共聚焦显微镜图像；（b）二维码加密过程：（b1）信息输入，（b2）水浸泡后隐藏，（b3）二次照射后解密图案；（c）经 100 次往复摩擦循环、50 次循环弯折测试及 90℃下 24 小时热老化后，白化、发泡及碳化图案的照片。
论文链接：
http://doi.org/10.1002/adfm.202523657
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相关进展
常州大学刘春林教授课题组 CEJ：设计高效双层太阳能废水蒸发器的激光碳化策略
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