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  隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，制假和售假的手段和方法也變得更加隱蔽。無(wú)論是社會(huì)生產(chǎn)還是社會(huì)管理，都更加需要更加精密的防偽技術(shù)。近年來(lái)，利用光子晶體的可變結(jié)構(gòu)色實(shí)現(xiàn)安全防偽效果在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都引起廣泛的關(guān)注。近日，大連理工大學(xué)武素麗教授設(shè)計(jì)了一種可用作防偽標(biāo)簽的多層光子晶體結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)以CdS光子晶體作為信息層，該信息層由于CdS的高折射率體現(xiàn)低角度依存的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)色，保證信息的準(zhǔn)確傳遞；以聚合物反蛋白石多孔膜作為信息遮蓋層，該層在正常隱藏狀態(tài)下顯示具有明顯角度依存的結(jié)構(gòu)色；當(dāng)采用酒精濕巾擦拭時(shí)，遮蓋層可實(shí)現(xiàn)不透明-透明切換，實(shí)現(xiàn)信息的解碼，顯示CdS信息層圖案。相關(guān)工作以“Low-Angle-Dependent Anticounterfeiting Label Decoded by Alcohol Tissue Wiping Based on a Multilayer Photonic Crystal Structure”為題發(fā)表在國(guó)際期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

圖1 防偽標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意及效果展示圖

圖2 單側(cè)防偽結(jié)構(gòu)的制備及效果展示

  首先制備了單面的防偽結(jié)構(gòu)，如圖所示，在隱藏狀態(tài)下，薄膜在接近垂直觀察時(shí)呈現(xiàn)出源自于上層反蛋白石光子晶體層的紅色結(jié)構(gòu)色，由于無(wú)序多孔結(jié)構(gòu)的多重散射效應(yīng)，信息層的圖案被隱藏。在酒精濕巾擦拭下，屏蔽層孔洞中的空氣迅速被酒精取代。酒精和聚合物之間相近的折射率使得其透明度大幅度提高，因此出現(xiàn)了CdS層的亮綠色的汽車圖案。隨著多孔結(jié)構(gòu)中酒精的揮發(fā)，亮綠色的汽車圖案消失，紅色的結(jié)構(gòu)色重新出現(xiàn)。此外，由于CdS層和上層反蛋白石光子晶體層的有效折射率差異較大，兩種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色展示出不同的角度變色效果，提高了防偽標(biāo)簽的復(fù)雜程度。在隱藏模式下，源上層反蛋白石光子晶體層的結(jié)構(gòu)色隨角度的變化，從紅色漸變?yōu)樗{(lán)色，展現(xiàn)出豐富的色彩輸出。在顯示模式下，源自CdS層的結(jié)構(gòu)色則保持為綠色，提供了穩(wěn)定的顏色輸出。

圖3 雙側(cè)防偽結(jié)構(gòu)的制備和效果展示

  為了增強(qiáng)防偽能力，在單側(cè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了雙面防偽標(biāo)簽。如圖3所示，首先制備了正反面不同圖案和顏色的信息層（背面：綠色車形，正面：橙紅色花形）。以不同粒徑的CdS微球分別構(gòu)筑了花形圖案和車形圖案，并在兩者之間引入不透明的CdS無(wú)序結(jié)構(gòu)以消除兩側(cè)信息之間的相互影響。在自然光下，防偽標(biāo)簽表現(xiàn)出雙面紅色的結(jié)構(gòu)色。用酒精濕巾擦拭標(biāo)簽的一側(cè)時(shí)，綠色汽車的圖案立即顯露出來(lái)。擦拭另一側(cè)時(shí)，則立即顯示出橙紅色花朵的圖案。隨著酒精的揮發(fā)，標(biāo)簽的兩側(cè)迅速恢復(fù)到原來(lái)的紅色狀態(tài)，圖案被隱藏起來(lái)，兩側(cè)的解碼效果互不影響。綜上所述，該防偽標(biāo)簽具有雙面防偽效果，通過(guò)酒精紙巾擦拭，即可實(shí)現(xiàn)不同側(cè)信息的隱藏和顯現(xiàn)。此外，鮮明、低角度依賴性的結(jié)構(gòu)色，更有利于實(shí)現(xiàn)信息的穩(wěn)定表達(dá)。

  小結(jié)：作者將高折射率的CdS光子晶體引入多層結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)了具有精密防偽能力的結(jié)構(gòu)色標(biāo)簽。具有亮麗的低角度依存結(jié)構(gòu)色的CdS信息層確保了信息傳輸?shù)姆�(wěn)定性，聚合物反蛋白結(jié)構(gòu)賦予了防偽標(biāo)簽信息隱藏狀態(tài)下隨角度變化的多彩變色效果。酒精濕巾擦拭下可實(shí)現(xiàn)透明-不透明切換的聚合物屏蔽層則賦予結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的解碼方式。該標(biāo)簽在日常防偽領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04901

  下載：Low-Angle-Dependent Anticounterfeiting Label Decoded by Alcohol Tissue Wiping Based on a Multilayer Photonic Crystal Structure