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四川大學(xué)崔為/冉蓉《Small》:混合溶劑誘導(dǎo)水凝膠的可控相分離用于信息加密
2022-11-08  來(lái)源:高分子科技

  隨著信息加密技術(shù)的不斷發(fā)展,諸如安全碼、全息防偽、熒光識(shí)別等新興技術(shù)也被發(fā)明出來(lái)。同時(shí),許多新興材料也被應(yīng)用到這一領(lǐng)域。近年來(lái),刺激響應(yīng)型水凝膠在信息加密領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在pH、光、溫度、溶劑、磁場(chǎng)、離子濃度等外界刺激下,水凝膠會(huì)顯示出可逆的顏色或形狀變化。通過(guò)將特定的信息與水凝膠顏色或形狀相關(guān)聯(lián),就可以實(shí)現(xiàn)加密。雖然目前研究者們已經(jīng)報(bào)道了大量先進(jìn)的信息加密材料和設(shè)備,該領(lǐng)域依然存在一些問(wèn)題。例如材料制備過(guò)程復(fù)雜,解碼條件苛刻等。而為了制備具有特定條件的水凝膠,往往也需要精細(xì)調(diào)控聚合物組成。因此,開(kāi)發(fā)安全性高、解密過(guò)程簡(jiǎn)單且制備容易的信息加密材料仍然是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。


  為了解決以上難題,在本工作中作者利用溶劑誘導(dǎo)水凝膠網(wǎng)絡(luò)相分離策略實(shí)現(xiàn)信息加密和解密。相分離是聚合物中的一種物理現(xiàn)象,即一個(gè)均勻相分離成兩個(gè)(或更多)不同的相,形成非均勻的微觀(guān)結(jié)構(gòu),通常會(huì)導(dǎo)致材料的顏色或形狀發(fā)生改變。水凝膠的相分離行為可由溫度、電場(chǎng)、溶劑等因素引起。在這些方法中,混合溶劑誘導(dǎo)相分離最簡(jiǎn)單、最可控且可重復(fù)。通過(guò)調(diào)節(jié)水凝膠內(nèi)部或外部混合溶劑中溶劑的濃度,可以簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)相分離速率和分離程度,實(shí)現(xiàn)可的信息加密和解密。作為概念驗(yàn)證演示,作者利用聚丙烯酰胺水凝膠的相分離過(guò)程設(shè)計(jì)了幾個(gè)穩(wěn)定可逆的信息加密和解密系統(tǒng),有望啟發(fā)下一代信息技術(shù)軟體設(shè)備的開(kāi)發(fā)。


  相關(guān)研究結(jié)果以Regulable Mixed-Solvent-Induced Phase Separation in Hydrogels for Information Encryption發(fā)表在Small論文的第一作者為四川大學(xué)高分子學(xué)院研究生李敏,通訊作者為崔為副研究員冉蓉教授。 


1.通過(guò)改變水凝膠外部和內(nèi)部的溶劑濃度調(diào)節(jié)滲透壓,實(shí)現(xiàn)可控顏色變化速率及溶劑擴(kuò)散系數(shù)。 


2. 相分離對(duì)聚丙烯酰胺水凝內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。 


3.通過(guò)改變聚丙烯酰胺水凝膠外部劣溶劑濃度調(diào)節(jié)相分離行為。 


4. 通過(guò)改變聚丙烯酰胺水凝膠內(nèi)劣溶劑濃度調(diào)節(jié)相分離行為。 


5. 臨界劣溶劑濃度以下聚丙烯酰胺水凝膠的不完全相分離行為。 


6.相分離水凝膠在信息加密和解密中的應(yīng)用。 


7. 通過(guò)組合多種不同的相分離凝膠實(shí)現(xiàn)可控信息解密。


  總結(jié):開(kāi)發(fā)安全系數(shù)高、解密條件簡(jiǎn)單、原料易得且易于制備的信息加密材料對(duì)保護(hù)信息安全具有重要的實(shí)用價(jià)值,但又具有挑戰(zhàn)性。這項(xiàng)工作通過(guò)簡(jiǎn)單的溶劑誘導(dǎo)相分離策略將這些需求集成在同一水凝膠體系,為開(kāi)發(fā)下一代信息加密材料提供了簡(jiǎn)單示例。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202205359

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