【材料】智能结构色条形码在防伪领域的应用- 大数跨境

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2017-10-26

导读：东南大学生物电子学国家重点实验室的赵远锦教授和顾忠泽教授研究团队提出了利用石墨烯水凝胶结构色条纹作为动态条形码标签的设想。

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条形码或称条码是将宽度不等的多个条纹按照一定的编码规则排列，用以表达一组产品信息的图形标识符，但现存的条形码都是静态的单一图形，而且没有防伪属性。近日，东南大学生物电子学国家重点实验室的赵远锦教授和顾忠泽教授研究团队提出了利用石墨烯水凝胶结构色条纹作为动态条形码标签的设想。该研究成果于近日发表在Advanced Materials 上。

广泛存在于自然界中的结构色是许多生物的重要功能组成部分。尽管人工结构色材料的研究开发取得了长足的进步，但大多数用途仍只能局限于均匀的结构，大多数胶体自组装的方法只能在基底上获得连续的结构色。相比之下，异质形貌结构色，如条纹状，同样在生物体伪装和个体识别中扮演着不可或缺的角色。此外，虽然当前人们已经研发出很多类型的可变结构色材料，但想要找到一种简单有效、远程的方式来实现结构色的变化仍然是研究者面临的一大挑战。因此，开发一种具有新型远程响应能力的异质结构色材料就显得尤为重要。

图1. 在毛细管中形成条纹状结构色的材料。图片来源：Adv. Mater.

在该工作中，东南大学的研究团队通过胶体纳米粒子在毛细管中的快速自组装，在毛细管内壁获得条纹状的结构色材料。这种结构色条纹图案的宽度、间距甚至图案组成都可以通过调整胶体自组装过程的相关参数，如毛细管内径和胶体粒子浓度进行精确的调节。有趣的是，通过将近红外光响应的石墨烯水凝胶整合到结构色条纹图案后，这种复合材料可以像一些生物一样被赋予可逆的向光弯曲行为，同时伴随着颜色自报告的特性。

图2. 石墨烯复合水凝胶纤维在近红外光下的形状颜色双重仿生调控。图片来源：Adv. Mater.

为了进一步证明该智能材料的潜在价值，研究人员将该结构色彩水凝胶条纹设计成一种具有防伪功能的动态条形码标签。这种条形码比现有的条形码提供了更加复杂的信息，从而提高伪造的难度。通过将近红外光整合到条形码读取器中，这些结构色条纹图案可以在扫描器下显示出动态的颜色变化，甚至是隐藏的编码信息。结构色条纹图案复合材料的这些特征表明了其在模拟结构色生物、构建智能传感器和防伪设备中的潜在应用价值。