目前大多数报道的多刺激响应型光子晶体难以解决如下问题：1）在去除刺激后记录结构颜色；2）自修复其机械损伤，特别是切割造成的损伤；以及3）适用于多种场景的粘附性能。为了实现先进的实际应用，制造具有多刺激响应结构色、颜色可记录、自愈合和粘附功能的多功能光子晶体（MFPC）是迫切需要的，但仍面临很大的挑战。
为了解决以上问题，绍兴文理学院杨东朋与中国科学院大学杭州高等研究院黄少铭报道了一种具有力致色变、热致色变、溶剂致色变、颜色/形状可记录、自愈合和粘附性的功能一体化光子晶体。通过结合多刺激响应型结构色和其他功能，该MFPC展示了其潜在的新兴应用（包括多层光学滤光片，无墨印刷，可重构彩色图案和基于拉伸的防伪图案）。
该MFPC的上述特性归功于胶体颗粒的非密堆积结构与含有2-[[(丁基氨基)羰基]氧基]丙烯酸乙酯（BCOEA）和微量聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）交联剂的聚合物网络合理结合。聚合物网络具有大量牺牲氢键、温度相关的折射率、可溶胀、可变形及低玻璃化温度特性。MFPCs的多刺激响应型结构色使其能够在视觉和光谱上感知应变、压力、温度以及32种（包括同系物和同分异构体）物理性质相似的溶剂。此外，MFPC具有快速自愈合性能和极强的粘附性。
图3：MFPC的热致色变功能。（宽温度响应范围：20-140 ℃；高灵敏度：0.36%/℃；快速响应速度：3.08%/s；良好可逆性＞30次）
图5：MFPC用于溶剂检测。（精确区分32种物理性质相似的溶剂）
图6：MFPC的力致色变功能。（宽波长调谐范围：124 nm；高灵敏度：1.64 nm/kPa、4.58 nm/%；快速响应速度：0.84 nm/ms；良好可逆性＞20次）
图7：MFPC的颜色/形状可记录功能。（宽拉伸应变范围：0-78%；宽波长调谐范围：136 nm；高灵敏度：1.74 nm/%）
图8：MFPC的粘附功能。（高剥离强度：1722 ± 436 N/m）
图10：MFPC的自愈合功能及其用于无墨印刷和防伪图案。（高愈合效率：43%；极短愈合时间：1h）综上所述，将非密堆积的二氧化硅颗粒掺入BCOEA和PEGDA的混合物中，然后进行紫外光聚合，制备出一种具有热致变色、溶剂致变色、机械致变色、形状/颜色可记录、自愈合和粘附性能的新型功能一体化光子晶体。这些特性源于胶体颗粒的非紧密堆积结构与具有大量牺牲氢键、温度相关的折射率、可溶胀、可变形及低玻璃化温度特性的BCOEA聚合物网络的合理结合。本研究提供了一种强大而高效的方法来制MFPC，并将推动其在印刷，显示，传感，防伪，柔性电子，光学器件等各个领域的应用。文章以All-in-one photonic crystals with multi-stimuli-chromic, color-recordable, self-healable, and adhesive functions为题发表在Advanced Functional Materials上。文章第一作者为硕士生余思毅，通讯作者为绍兴文理学院杨东朋博士和国科大杭州高等研究院黄少铭教授。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202411670
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