高分子水凝膠成就可重復(fù)書寫紙

　　以納米微球和高分子水凝膠為原料，開(kāi)發(fā)出一種以水為彩色墨水的可重復(fù)書寫紙，近日，這一由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所微納中心吳天準(zhǔn)研究小組開(kāi)發(fā)的成果發(fā)表在了最新發(fā)布的英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊《材料化學(xué)雜志C》上。

　　這種書寫過(guò)程簡(jiǎn)易方便，光子晶體紙的基底選擇廣泛，可以是堅(jiān)硬的玻璃，也可以是柔軟的塑料，制備方法簡(jiǎn)便，具有低成本、無(wú)毒和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)還可以用作防偽標(biāo)識(shí)，將光子晶體層通過(guò)書寫或是制備成特定圖案，然后在該圖案上覆蓋一層高分子水凝膠，圖案即可隱形為背景色；當(dāng)用水或是飲料涂在表面時(shí)，圖案即可顯現(xiàn)，而當(dāng)水分揮發(fā)，圖案又可隱形。

　　這種可重復(fù)書寫紙的靈感來(lái)源于蝴蝶多彩的翅膀，而這些五彩繽紛的顏色實(shí)際上是一種特殊的物理結(jié)構(gòu)效應(yīng)產(chǎn)生的——光子晶體的布拉格衍射。由于這些結(jié)構(gòu)是由周期性規(guī)整堆積的微納結(jié)構(gòu)形成，因而這種斑斕的顏色實(shí)際上是一種結(jié)構(gòu)色，并且這種結(jié)構(gòu)色會(huì)由于微納結(jié)構(gòu)間距或折射率的改變而呈現(xiàn)不同的顏色。不同于染料、顏料，這種顏色的顯示是源于材料的物理結(jié)構(gòu)特性，故此顏色顯示更加鮮艷、穩(wěn)定、持久且無(wú)毒，可重復(fù)書寫的仿生紙即是基于這種原理。

　　微納中心杜學(xué)敏博士等利用人工合成的納米微球組裝成一層薄薄的光子晶體層，其中再填充一層對(duì)pH有響應(yīng)的高分子水凝膠，兩者結(jié)合即實(shí)現(xiàn)了光子晶體紙的透明性和可重復(fù)書寫特性。而書寫過(guò)程則是利用方便易得的自來(lái)水或蒸餾水作為墨水。水寫在光子晶體紙上時(shí)，光子晶體紙中的水凝膠遇水部分就會(huì)局部溶脹，從而改變組裝光子晶體層中納米微球的間距，同時(shí)結(jié)合光子晶體的一些光學(xué)特征，使得遇水部分產(chǎn)生顏色，而未書寫部分仍為背景色。通過(guò)改變光子晶體層中納米微球的尺寸，可以使光子晶體紙隨心所欲呈現(xiàn)出所需要的顏色。

　　與此同時(shí)，由于采用的光子晶體紙張中有對(duì)pH響應(yīng)的高分子水凝膠，采用不同的pH溶液作為墨水即得到相應(yīng)顏色。當(dāng)水分揮發(fā)后，光子晶體紙又恢復(fù)到未書寫時(shí)的樣子。

　　調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，約40%經(jīng)打印或復(fù)印的紙張?jiān)陂喿x一次后就被扔進(jìn)廢紙簍。堆積如山的廢紙不僅造成巨大的資源浪費(fèi)，由此衍生的環(huán)境問(wèn)題亦日趨嚴(yán)峻。在資源日趨緊張、環(huán)境日益惡化的今天，這種新型紙有望替代傳統(tǒng)紙張以滿足日趨增長(zhǎng)的需求，不僅符合我國(guó)綠色發(fā)展的目標(biāo)，又符合可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。