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  近日，長春理工大學(xué)張健夫教授團隊受變色龍啟發(fā)開發(fā)了一種具有刺激響應(yīng)功能的自修復(fù)聚氨酯，在自修復(fù)性能的輔助下基于“閱后即焚”策略實現(xiàn)了從一維到多維的信息加密應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表于期刊《Chemical Engineering Journal》。

  在當(dāng)今信息爆炸時代，海量數(shù)據(jù)的快速流通使甄別真實與虛假信息難度劇增。假冒偽劣商品泛濫、網(wǎng)絡(luò)威脅頻發(fā)，引發(fā)公眾對數(shù)據(jù)安全的深度憂慮，對全球經(jīng)濟穩(wěn)定、公共衛(wèi)生體系、社會凝聚力以及國家安全構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這一危機，科研人員正致力于開發(fā)基于邏輯的信息處理技術(shù)與安全數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)。通過融合編碼技術(shù)與材料科學(xué)，創(chuàng)新設(shè)計出安全數(shù)據(jù)存儲策略，顯著提升敏感信息的防護與保密水平。研究者將加密維度從傳統(tǒng)的單一維度拓展至三維，甚至進一步延伸至包含時間敏感特性的四維系統(tǒng)，從而有效拓展了加密的邊界。然而，信息在傳輸環(huán)節(jié)仍存在被截獲與非法訪問風(fēng)險，致使信息泄露隱患難除。因此，設(shè)計前沿信息加密策略并提升加密維度，是強化信息安全的關(guān)鍵突破方向。

  針對以上問題，該團隊引入丁二酮肟作為擴鏈劑形成動態(tài)共價結(jié)構(gòu)肟基-氨基甲酸酯鍵來賦予材料自愈性，并以二羥基萘和二氨基萘作為刺激響應(yīng)單元，設(shè)計合成一系列自修復(fù)聚氨酯。聚氨酯中的剛性萘環(huán)結(jié)構(gòu)進一步改善了材料的機械性能，所得的聚氨酯兼具高拉伸性、自修復(fù)和乳液粘合能力。

圖1. 本工作的設(shè)計思路及用于“閱后即焚”多維信息加密的設(shè)計策略

圖2. 基于酸堿刺激響應(yīng)和紫外光刺激響應(yīng)的可信息書寫和擦除的“閱后即焚”系統(tǒng)

  分別通過二羥基萘薄膜的酸堿刺激可調(diào)熒光特性和二氨基萘薄膜的光致變色和光漂白性能，成功構(gòu)建了一套基于刺激響應(yīng)性進行信息書寫及擦除讀取系統(tǒng)。

圖3. 基于“閱后即焚”策略的字母陣列信息儲存系統(tǒng)和八卦圖信息加密系統(tǒng)

  結(jié)合材料的酸堿可調(diào)熒光和光致變色現(xiàn)象，設(shè)計并制備了基于的變色字母陣列存儲模式，同時受到中國傳統(tǒng)八卦圖的啟發(fā)，借助材料獨特的動態(tài)發(fā)光特性，打造出基于八卦圖承載的加密信息系統(tǒng)。

圖4. 基于自修復(fù)性組裝的“閱后即焚”三維信息加密模塊

  通過聚氨酯的自修復(fù)性能將具有酸堿響應(yīng)、光致變色的材料相結(jié)合，采用“閱后即焚”的加密策略，構(gòu)筑存儲更多信息的多維信息加密模塊，為信息安全領(lǐng)域帶來新思路。

  該研究基于不同萘分子的刺激響應(yīng)特性，設(shè)計實現(xiàn)了高效的熒光變色調(diào)節(jié)行為和光致變色行為，為開發(fā)新型加密材料提供了新思路。通過集成自修復(fù)和刺激響應(yīng)特性，多功能集成的聚氨酯有望在信息存儲、防偽以及多維信息加密應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力，推動刺激響應(yīng)和自修復(fù)材料的發(fā)展和潛在應(yīng)用。工作以“Chameleon-inspired adaptive photoreactive polyurethane films for dynamic secure multidimensional “burn-after-reading” encryption”為題發(fā)表于Chemical Engineering Journal。長春理工大學(xué)化學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生白偉為第一作者，張健夫教授為通訊作者。

  該研究得到了國家自然科學(xué)基金（22275023）、吉林省“長白英才”計劃的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159316