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  與傳統(tǒng)紙張相比，水可重寫的光子紙因其無污染、環(huán)保的特點(diǎn)引起了研究者們廣泛地關(guān)注。然而有報(bào)導(dǎo)的基于水凝膠基質(zhì)溶脹行為，通過調(diào)整周期性晶格常數(shù)或以軟結(jié)構(gòu)乳膠微球作為構(gòu)建單元通過改變折射率比制備的光子紙水寫顯色速度較慢，同時(shí)凝膠材料對(duì)水環(huán)境的依賴性在一定程度上限制其潛在的實(shí)際應(yīng)用，因此開發(fā)環(huán)境適應(yīng)性好、快速水寫顯色的光子紙成為當(dāng)今研究的主流方向。

  最近，大連理工大學(xué)張淑芬教授團(tuán)隊(duì)在《Chemical Engineering Journal》上發(fā)表了題為“Water Rewriteable Double-Inverse Opal Photonic Crystal Films with Ultrafast Response Time and Robust Writing Capability”的文章，開發(fā)了一種具有超快響應(yīng)時(shí)間和強(qiáng)健水可重寫性能的光子晶體膜，并充分展示其在綠色書寫過程中的應(yīng)用前景。

 圖1.  凝膠雜化雙反蛋白石光子晶體膜的制備流程

  研究人員通過在雙反蛋白石光子晶體 (DIOPC) 膜的反蛋白石聚合物骨架孔內(nèi)填充丙烯酰胺的乙醇分散液，然后光聚合形成親水的聚丙烯酰胺 (PAM) 凝膠網(wǎng)絡(luò)，制備了具有超快響應(yīng)時(shí)間 (~0.8 s) 和強(qiáng)健水可重寫 (>500次“寫-擦-寫”) 性能的凝膠雜化的水可重寫DIOPC膜 (圖1)。反蛋白石聚合物骨架孔內(nèi)形成的親水PAM凝膠網(wǎng)絡(luò)可以誘導(dǎo)水快速滲透進(jìn)反蛋白石聚合物骨架的孔內(nèi)，使得孔內(nèi)的聚苯乙烯微球在水環(huán)境中從隨機(jī)分布到受液體浮力作用而均勻分布，從而消除散射干擾，產(chǎn)生亮麗的結(jié)構(gòu)色 (圖2)。

圖2.  凝膠雜化雙反蛋白石光子晶體膜的水寫顯色機(jī)制

 圖3.  水可重寫雙反蛋白石光子晶體膜的水寫性能

 圖4.  結(jié)構(gòu)色圖案的時(shí)空響應(yīng)性和水寫結(jié)構(gòu)色保留時(shí)間的可控性