纖維素納米晶(CNC)擁有來源豐富、良好生物相容性與降解性、高結晶度及高楊氏模量等特性,其在一定濃度下可自組裝形成手性向列型液晶結構,表現出獨特的光學性能,在防偽、傳感以及裝飾涂料等領域具有廣闊的應用前景。
四川大學化學學院環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室王玉忠院士團隊宋飛教授一直致力于CNC結構色材料的構建和功能化應用研究。針對CNC材料脆性強、柔韌性差等問題,該團隊提出了引入帶不同電荷的小分子增塑劑、聚合物交聯網絡等策略,制備了柔性可折疊且對多種環境信號具有傳感功能(ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 5805-5811; ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 18484-18491)以及仿變色龍皮膚的可拉伸變色CNC復合膜(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 46710-46718);針對CNC材料結構色可見性較弱的問題,通過引入具有吸光性的類黑色素分子制備了具有高色度結構色CNC膜,實現了對有機溶劑的定量和選擇性檢測并利用Hansen溶度參數計算方法揭示了相關機制(Biomacromolecules 2022, 23, 1662-1671);針對該類光子材料的結構色存在強虹彩效應而導致視覺誤差問題,利用CNC與陽離子聚電解質之間的靜電作用調控CNC的自組裝行為,實現了組裝體的長程/短程有序結構向長程無序/短程有序結構的可控轉變,獲得低角度依賴非虹彩結構色的CNC膜(Composites Part B. 2022, 209, 109456)。近年來,快速可視化檢測水溶性化學物質在工業生產、環境及人體健康等方面具有重要意義。然而,CNC的親水性使得該材料過于水敏感,在潮濕環境或水溶液中結構色發生顯著變化,難以用于水環境中的目標物質的可視化檢測。
圖3. 乙醇響應防偽標簽/測試紙的設計與應用
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04995
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