Полиэтиленовый спирт/полидиметилсилоксановые складчатые структурные оптические материалы с многостратегическим программируемым появлением и быстрым исчезновением

Shi-jun Lu ,  

Ji-yuan Chen ,  

Xi-chang Ou ,  

Tong Wu ,  

Zhao-wei Lan ,  

Wan-ying Zhang ,  

Shu-ting Zhang ,  

Shao-lin Lu ,  

Deng-chong Feng ,  

Yu-zhao Yang ,  

Zhong-ke Yuan ,  

Chen Wang ,  

Zhi-kun Zheng ,  

Xu-dong Chen ,  

摘要

Паттерны поверхностных складок с реакцией на стимулы демонстрируют огромный потенциал применения в области оптического шифрования и защиты от подделок, но их программируемое создание и обратимое быстрое исчезновение остаются ключевыми вызовами, требующими прорыва. В данной работе построена двухслойная мембранная система на основе полиэтиленгликоля (PVA) и полидиметилсилоксана (PDMS), которая использует разницу в модулях упругости для создания структурного цвета с поверхностными складками. Эта система обладает совместным управлением механическим и влажностным откликом: однопосадочное растяжение вызывает появление складок, искусственное дыхание (влажностный стимул) способно вызвать быстрое исчезновение (<1 с). Реализация программного создания паттернов складок осуществлена тремя стратегиями: (1) выборочная создание верхнего слоя PVA с помощью областного масочного спин-котинга, двухслойная пленка подвергается однопосадочному растяжению и последующему освобождению для получения паттернов; (2) обработка растянутой системы UVO (ультрафиолетовый озон) маской для регулировки модуля упругости PVA в различных областях, что позволяет контролировать появление складок (например, цифр "8", "3", "7") поэтапно при снятии напряжения; (3) программируемое напыление раствора солей с использованием микроэлектронного принтера, соль разрушает внутримолекулярные и межмолекулярные водородные связи PVA, подавляя образование складок в распечатанных зонах и создавая паттерны. Все указанные паттерны складок чувствительны к влажности и могут быть быстро исчезнуты искусственным дыханием (<1 с), стабильность хорошая — рисунки не теряются после 1000 циклов многократного растяжения и расслабления на 60%. Такие паттерны с простой механической реакцией на одноосное растяжение и контролем влажности имеют перспективы применения в оптическом шифровании, интеллектуальных дисплеях и др.

关键词

складки;паттернизация;быстрое исчезновение;механический отклик;влажностный отклик

阅读全文