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由於當今時代假冒活動和資訊洩露的盛行，資訊記錄和加密/解密功能是必不可少的。然而，實現高資料安全級別的高解析度資訊記錄和多級資訊保護系統的開發，例如自擦除加密資料和時間控制的資料處理，仍然有限。最近，科研人員
受紙的資訊記錄結構的啟發，一種多響應奈米纖維增強的聚（N-異丙基丙烯醯胺）（PNIPAM）水凝膠（NCPN 水凝膠）具有改進的機械效能、溶劑誘導的高解析度可逆資訊記錄、自加密、和多重解密能力，被提出。
由於水凝膠基質獨特的親水和疏水結構，乙醇和其他極性類似物可以用作特殊墨水，透過改變較低的臨界溶液溫度來記錄資訊，以實現可重複的透射率變化。記錄的資訊可以透過水擦拭或乙醇揮發擦除。此外，還可以根據乙醇揮發時間和濃度差進行自加密和調整，在水環境或熱刺激下進一步解密機密資訊。此外，設計和研究了幾個穩定、可重複和快速響應的基於水凝膠的資訊識別系統。因此，設計的基於水凝膠的資訊平臺提供了一個通用的資訊處理系統，允許資訊的可逆記錄，具有自加密和多重解密能力。
圖1 受紙張結構啟發的 NCPN 水凝膠示意圖，其中 a) 溶劑誘導的可逆透射率變化和 b) 與資訊記錄、加密和解密相關的相應應用。
圖1 NCPN水凝膠的製備和微觀表徵。
圖2 a) 含有不同 NC 含量的 NCPN 水凝膠的拉伸應力-應變曲線。b) 含有不同 NC 含量的 NCPN 水凝膠的彈性模量。c) NC0.1PN 水凝膠的張力-鬆弛迴圈（140% 應變，10 個迴圈）。d) 含有不同 NC 含量的 NCPN 水凝膠的壓縮應力-應變曲線。e) NC0.1PN 水凝膠的壓縮-鬆弛迴圈（60% 應變，10 個迴圈）。f）具有不同NC含量的NCPN水凝膠的透明度。
圖3 a) 乙醇誘導的 NC0.1PN 水凝膠的透明-不透明-透明變化和相應的掃描電子顯微鏡 (SEM) 影象。b) PNIPAM 的醯胺 I (C=O) 帶頻率對乙醇摩爾比 (mol%) 的依賴性。c) 不同摩爾比的乙醇誘導的 NC0.1PN 水凝膠的差示掃描量熱法 (DSC) 曲線。d) 不同摩爾比的乙醇誘導的 NC0.1PN 水凝膠的臨界溶解溫度 (LCST) 變化較低。
圖5 a) 使用乙醇書寫的資訊記錄過程示意圖。b) 使用乙醇書寫記錄數字的光學影象。c) 受木版印刷技術啟發，透過乙醇刷記錄的資訊示意圖。d) 透過乙醇刷塗獲得的 NC0.1PN 水凝膠表面不同記錄圖案的光學影象。
圖6 a）快速響應（QR）碼加密和解密行為的示意圖。b) 乙醇和水刺激實現的二維碼資訊加解密行為。c) 基於乙醇浸泡和解密的二維碼資訊加密在水和空氣環境中。
圖7 a) 資訊記錄、自加密和熱解密過程的示意圖。b) 加密圖案“8”在熱刺激下的解密過程，比例尺為 1 cm。c) 加密漢字“”在熱刺激下的逐步解密過程。
圖8 a) NC0.1PN 水凝膠在不同極性溶劑中的透射率變化的光學影象。b) NC0.1PN 水凝膠在非極性溶劑中的透射率變化的光學影象。c) PEDA 水凝膠在異丙醇溶劑中的透射率變化的光學影象。
相關論文以題為
Paper-Structure Inspired Multiresponsive Hydrogels with Solvent-Induced Reversible Information Recording， Self-Encryption， and Multidecryption
發表在《
Advanced Functional Materials
》期刊上。
通訊作者
是
上海交通大學陳玉潔副研究員、Zhi Yang、劉河洲教授。
參考文獻：
doi。org/10。1002/adfm。202201009