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  力致色變光子晶體因具有通過外力改變結構色的特性受到廣泛關注。然而，撤去外力后，力致色變結構色迅速恢復且難以記錄，限制了其應用拓展。近日，紹興文理學院化學化工學院楊東朋博士與國科大杭州高等研究院黃少銘教授合作，通過結合非密堆積力致色變光子晶體和相變材料，制備了一種具有熱開-關特性和多色記錄-擦除功能的新型力致色變光子晶體紙張。通過在相變溫度以上擠壓光子晶體紙張獲得目標結構色，隨后冷卻至室溫記錄目標結構色。通過加熱擠壓后的光子晶體紙張，可對已記錄的結構色進行擦除。基于上述特性，作者發展了基于光子晶體紙張的新型多色、高分辨無油墨印刷術，實現了對同一紙張重復擦寫（圖1）。該新型光子晶體紙張的發展和大范圍使用將有助于減少環境污染、一次性油墨和紙張的使用。

圖1 新型力致色變光子晶體材料無油墨印刷應用

圖2 TRMPC的制備和表征。a： TRMPC的制造示意圖。b-d：MPC、TRMPC凝膠和TRMPC固體的掃描電鏡圖像、顯微鏡圖像和反射光譜。e，f ：TRMPC在交替加熱和冷卻條件下的反射信號開關。g：TRMPC固體和凝膠的應力-應變曲線。

圖3 熱響應off-on的力致變色。TRMPC凝膠的狀態機理示意圖。b，c：不同壓力下TRMPC凝膠的顯微鏡圖像和反射光譜。d ：TRMPC凝膠λ-壓力曲線。e：TRMPC凝膠分別在0、6.2和13.9 kPa壓力下的橫斷面掃描電鏡圖像。f：橫截面掃描電鏡圖像顯示了晶格距離的變化。g：TRMPC凝膠的λ作為交替壓力和釋放的函數。h：TRMPC固體的離態力學變色示意圖。i：TRMPC固體在不同壓力下的顯微鏡圖像和j：反射光譜。k：TRMPC固體的λ隨壓力的變化。l：TRMPC固體分別在0、6.2和13.9 kPa壓力下的橫斷面掃描電鏡圖像。m：橫截面掃描電鏡圖像顯示了TRMPC固體晶格距離的變化。n：TRMPC固體的波長隨時間的函數（在13.9 kPa的恒定壓力下）。

圖4 顏色的可記錄性和可擦除性。a：TRMPC的彩色記錄和擦除的示意圖。b：通過按下（13.9 kPa）并冷卻，在紅色TRMPC凝膠上記錄藍色，并通過加熱（T > T_m）消除藍色。c：三維反射光譜顯示了在加熱過程中TRMPC的反射信號的變化。d：不同溫度下壓制的TRMPC固體的λ。e，f：不同壓力下TRMPC凝膠和固體的反射光譜和相應的顯微鏡圖像。g：通過可編程顏色記錄的可擦性和可擦性的TRMPC反射信號開關

  文章以Multicolor recordable and erasable photonic crystals based on on-off thermoswitchable mechanochromism toward inkless rewritable paper為題發表在Nature Communications上。文章通訊作者為紹興文理學院楊東朋博士和國科大杭州高等研究院黃少銘教授。

  論文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-024-49860-3