不同于化學染料“上色即定型”的特點，結構色能夠随周圍環境以及自身形貌的改變而産生獨特的變化，是以在顯示與裝飾、防僞與資訊加密、可穿戴與智能傳感、隐身以及僞裝等領域均具有重要的應用價值。為了實作動态結構色，研究人員往往通過外部刺激（如光、電、力、熱、磁等）來調控結構色材料的微納結構，但是如何程式化地制造出具有穩定、可控且能夠高精度圖案化的響應性呈色結構仍然是結構色領域亟需解決的問題。
近日，中國科學院化學所宋延林、李會增團隊設計并提出了表面張力驅動的濕度響應性全内反射微穹頂結構，該結構可通過噴墨列印直接制備并能實作出單像素可調的結構色圖案。研究人員發現，該結構色可在不同尺寸下展現出不同的響應敏感性，基于此，他們列印了內建化的結構色加密圖案，實作了濕度響應加密圖案的多路複用，并結合計算機圖像識别算法，對加密資訊進行快速可靠的自主讀取。同時，研究人員還通過控制環境溫度與響應濕度，實作了結構色像素點的可控融并，進而能夠控制加密資訊的選擇性“閱後即焚”，是以顯著提升了加密資訊的安全性與可設計性，為智能結構色加密材料的設計與應用開辟了新路徑。相關工作以“Dynamic high-capacity structural-color encryption via inkjet printing and image recognition”發表在《Advanced Functional Materials》上。
濕度響應結構色的變化機制研究人員利用噴墨列印，将具有濕度響應的親水高分子材料列印在疏水表面，形成了由疏水基底與親水點陣構成的異質浸潤性圖案，該設計可使環境中的水分子定向吸附到列印的高分子點陣上，并被點陣上親水基團所捕獲，使微結構産生均勻的膨脹，随着結構的變化，反射的顔色也會發生改變，如圖2所示。
圖2. 水分子吸附導緻的微結構膨脹及結構色變化機制顔色變化特點研究人員發現該結構色在不同尺寸下的顔色變化過程不是線性的，存在顔色變化的敏感區域與非敏感區域。在大部分尺寸下，微結構顔色呈現出尺寸變化而顔色不變的響應行為，而在特定尺寸下，顔色随尺寸變化呈現出跨越可見光色譜的顔色變化，如圖3所示。此外，随着制備的微結構尺寸增大，“敏感”區域出現的頻率逐漸降低。
圖3. 響應性全内反射結構色的尺寸依賴特點基于響應結構色的資訊加密應用
圖4. 計算機圖像識别輔助的加密資訊讀取總結：作者通過不同尺寸全内反射結構色的制備及其濕度響應行為的研究，對尺寸依賴的響應行為進行了模拟和計算，結合噴墨列印制備了具備多路複用能力的動态結構色資訊加密圖案，為結構色在資訊加密領域的應用提供了一種高資訊容量、高安全性、可大規模制備的新政策，可望在未來的安全資訊領域得到應用。原文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202404706來源：高分子科學前沿
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