力致色变光子晶体（
MPCs
）因其可以通过外力调节结构颜色而具有极大的吸引力。然而，传统的
MPCs
色彩饱和度和色彩可记录性较差，极大地限制了它们的实际应用。为了解决上述问题，
绍兴文理学院杨东朋副教授与国科大杭州高等研究院黄少铭教授
报道了一种具有明亮结构色的、色彩可记录的力致色变凝胶（
MPCG
）。该
MPCG
具有弹性、晶面间距梯度变化的非密堆积结构，由含丙烯酸酯、二氯苯、油和非密堆积二氧化硅颗粒的液态光子晶体经光固化聚合制备的，具有色彩饱和度高（半峰宽
> 100 nm
）、色彩可记录、力致色变性能优异等优点，在绿色印刷领域具有广阔的应用前景。
该
MPCG
的上述性能归功
聚合前液态光子晶体中各成分（非密组装的二氧化硅颗粒、三甲醇丙烷乙氧酯三丙烯酸酯、油胺和二氯苯）的合理结合。二氯苯的存在赋予了
MPCG
一种紫外光聚合诱导溶胀的新工作机制；油胺的存在赋予了
MPCG
良好的粘附性并增加了胶体溶液的稳定性。上述的新工作机制导致了
MPCG
表现出：
1
）梯度非均匀非密堆积结构；
2
）高色彩饱和度、极宽的反射峰。最大半峰宽为
110 nm
，远大于传统的
MPCs
（
13-30 nm
）；
3
）可调节的半峰宽（
20-110 nm
）；
4
）力致色变性能卓越，可与传统的具有高灵敏度的
MPCs
相媲美；
5
）独特的色彩可记录性能。能以无墨印刷的方式制备彩色的、高分辨率的图案。
图
1
：传统的
MPCs
和
MPCG
的工作原理对比图
图
3
：
聚合诱导非密堆积结构呈现梯度变化的工作机理。
综上所述，
报道了一种具有梯度非密堆积结构、反射峰极宽、半峰宽可调、力致色变性能优异、结构色明亮、色彩可记录的的新型
MPCG
。
MPCG
是由液态光子晶体（含非紧密组装的二氧化硅颗粒、丙烯酸酯、油胺和二氯苯）进行紫外光引发聚合制备而得的。该文章揭示了聚合诱导相分离的新工作机制。该机制驱动了持续的溶胀和凝胶化，是赋予
MPCG
梯度结构、极宽反射峰（
FWHM>100 nm
）和高色彩饱和度的关键。非密堆积结构中大的颗粒间距使得
MPCG
具有高灵敏度（
4.4 nm/kPa
）、宽波长调节范围（
228 nm
）和快速响应（
8.8-10.3 nm/ms
）等优异的力致色变性能。此外，
MPCG
具有独特的色彩可记录性，可以可逆地记录去除外部压力和从基材上剥离后
MPCG
颜色的变化。这些
MPCG
已被证明可以以无墨的方式构建明亮的、彩色的、高分辨率的图案，是理想的可重写纸张材料。这项工作为先进的刺激响应型光子材料提供了新的视角，并将促进其在绿色印刷、视觉传感、显示等方面的实际应用。
文章以
Polymerization-induced highly brilliant and color-recordable mechanochromic photonic gels for ink-free patterning
为题发表在
Journal of colloid and interface science
上。文章的通讯作者为广东工业大学
杨东朋
副教授
和国科大杭高院
黄少铭
教授。
论文链接：
https://doi.org/
10.1016/j.jcis.2024.10.178
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