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  力致色變光子晶體因具有通過外力改變結(jié)構(gòu)色的特性受到廣泛關(guān)注。然而，撤去外力后，力致色變結(jié)構(gòu)色迅速恢復(fù)且難以記錄，限制了其應(yīng)用拓展。近日，紹興文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)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(jié)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(guān)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(biāo)結(jié)構(gòu)色，隨后冷卻至室溫記錄目標(biāo)結(jié)構(gòu)色。通過加熱擠壓后的光子晶體紙張，可對(duì)已記錄的結(jié)構(gòu)色進(jìn)行擦除。基于上述特性，作者發(fā)展了基于光子晶體紙張的新型多色、高分辨無油墨印刷術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一紙張重復(fù)擦寫（圖1）。該新型光子晶體紙張的發(fā)展和大范圍使用將有助于減少環(huán)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(yīng)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(hào)開關(guān)。g：TRMPC固體和凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

圖3 熱響應(yīng)off-on的力致變色。TRMPC凝膠的狀態(tài)機(jī)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(shù)。h：TRMPC固體的離態(tài)力學(xué)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(zhǎng)隨時(shí)間的函數(shù)（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(lán)色，并通過加熱（T > T_m）消除藍(lán)色。c：三維反射光譜顯示了在加熱過程中TRMPC的反射信號(hào)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(yīng)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(hào)開關(guān)

  文章以Multicolor recordable and erasable photonic crystals based on on-off thermoswitchable mechanochromism toward inkless rewritable paper為題發(fā)表在Nature Communications上。文章通訊作者為紹興文理學(xué)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