顆粒在線訊：信息安全與人民生活、社會穩(wěn)定甚至國家安全息息相關(guān)。過去幾十年里，為應(yīng)對日益強大的偽造技術(shù)，各種防偽材料及相關(guān)防偽技術(shù)已得到快速發(fā)展。然而，基于傳統(tǒng)干態(tài)或硬質(zhì)材料存儲的信息往往以靜態(tài)形式顯示，易被破解，因此，亟需開發(fā)新型的信息防偽材料及相應(yīng)加密-解密策略來提高信息的安全等級。智能高分子凝膠具有可設(shè)計、修飾的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過功能的賦予，這類材料在軟機器人、組織工程、仿生皮膚等領(lǐng)域均具有應(yīng)用前景和研究價值。特別是當暴露在光、熱、電、磁、機械力或化學物質(zhì)等特定外部刺激下，智能高分子凝膠表現(xiàn)出的顏色或形狀變化使得這類材料有望在信息防偽領(lǐng)域取得應(yīng)用。

　　中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團隊長期從事高分子水凝膠的仿生可控構(gòu)筑及其在柔性驅(qū)動與感知、熒光防偽等領(lǐng)域的應(yīng)用探索。近期，研究員陳濤、副研究員樂曉霞在Advanced Materials上發(fā)表了題為Recent Progress in Smart Polymeric Gel-based Information Storage for Anti-counterfeiting的綜述（DOI: 10.1002/adma.202201262, 圖1）?！　?/p>

　　構(gòu)建基于高分子凝膠基信息存儲設(shè)備的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)智能凝膠可調(diào)節(jié)的光學特性（圖2）。材料的光學性能主要表現(xiàn)在其對光的吸收、反射和透射等能力，即透明度、顏色、發(fā)光等方面的差異。根據(jù)設(shè)計方法，基于高分子凝膠的信息存儲設(shè)備可根據(jù)不同的光學形式大致分為兩大類：基于化學色的信息存儲和基于物理色的信息存儲?；瘜W色（以熒光為主）通常通過物理摻雜或化學接枝的方法將碳點、有機染料以及鑭系元素引入聚合物凝膠中來實現(xiàn)，而物理色主要是由凝膠與光之間的相互作用產(chǎn)生（干涉/衍射、折射/散射、反射/透過）。在一定外界刺激條件下，相應(yīng)的光學性質(zhì)發(fā)生變化，即可對信息進行加密和解密?！?/p>

　　通過多功能的協(xié)同，包括形狀記憶、自修復、驅(qū)動，高分子凝膠基的信息存儲設(shè)備可以實現(xiàn)加密信息從單色到多色的豐富變化，加密-解密形式從單維度到多維度的進一步提升。目前基于凝膠的智能防偽系統(tǒng)雖然與其他防偽材料相比展現(xiàn)出獨特的性質(zhì)，但仍存在缺陷，限制了其在實際生產(chǎn)和日常生活中的進一步應(yīng)用。此類材料的信息存儲能力和分辨率有待提高，針對這一點，可以結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，例如噴墨打印、4D打印等打印技術(shù)，在生產(chǎn)過程中，凝膠可以充當“紙”或“墨水”。此外，凝膠材料遇溶劑易溶脹、在空氣中易失水收縮，導致加密信息失真甚至消失。針對以上缺陷，可以開發(fā)能夠抗溶脹或抗失水的凝膠。

　　對于防偽來說，使用最簡單的解密方式識別最高安全級別的加密信息是永恒追求。一方面，不同光學性能的結(jié)合、其他功能（如形狀記憶、形狀變形、自愈等）的協(xié)同作用可以賦予凝膠防偽系統(tǒng)更復雜多樣的加密形式，從而提高信息安全水平。另一方面，采用簡單的刺激（例如光、濕度和溫度），可以使解密過程簡化，成為防偽應(yīng)用未來的發(fā)展趨勢。

　　研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、浙江省自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃、中德合作國際交流項目以及王寬誠教育基金等的支持。

圖1.智能高分子凝膠基信息防偽材料的構(gòu)筑及應(yīng)用

圖2.光學特性（熒光、物理色）可調(diào)節(jié)的信息存儲智能高分子凝膠