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研究背景

主動(dòng)偽裝是生物界的一種獨(dú)特能力，使得生物能夠根據(jù)環(huán)境變化主動(dòng)改變其外觀，從而實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的完美融合。由于其廣泛的應(yīng)用潛力，主動(dòng)偽裝成為了近年來的研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的人工主動(dòng)偽裝系統(tǒng)通常依賴于復(fù)雜的電子設(shè)備集成，面臨著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可用性差和成本高等問題。

成果簡(jiǎn)介

為了克服這些挑戰(zhàn)，電子科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院王東升副教授、鄭永豪教授以及韋晨教授等人在Science Advances期刊上發(fā)表了題為“Self-adaptive photochromism”的最新論文。科學(xué)家們提出了基于材料內(nèi)在功能的主動(dòng)偽裝策略。自適應(yīng)光致變色（SAP）作為一種新型的偽裝技術(shù)，通過使用負(fù)光致變色的供體-受體Stenhouse加合物（DASA）和非光致變色的有機(jī)染料，將材料的顏色直接與入射光的顏色相匹配，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)偽裝的功能。

實(shí)驗(yàn)表明，這種材料在黑暗中呈現(xiàn)黑色狀態(tài)，并能夠通過背景光的傳輸與反射誘導(dǎo)顏色的自發(fā)切換，從而展現(xiàn)出類似生物的主動(dòng)偽裝能力。這一研究成果表明，通過材料本身的光致變色特性，可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便、更經(jīng)濟(jì)的主動(dòng)偽裝系統(tǒng)，為未來相關(guān)領(lǐng)域提供了新的研究方向和技術(shù)路徑。

博士研究生孫梵熙為該論文第一作者。

研究亮點(diǎn)

1. 實(shí)驗(yàn)首次提出自適應(yīng)光致變色（SAP）作為材料的內(nèi)在功能，成功實(shí)現(xiàn)了基于材料的主動(dòng)偽裝。該技術(shù)通過設(shè)計(jì)負(fù)光致變色相的供體-受體Stenhouse加合物（DASA）和固定相的有機(jī)染料，使材料能夠在不同環(huán)境條件下自發(fā)切換顏色。

2. 實(shí)驗(yàn)通過DASA的線性到環(huán)狀異構(gòu)化響應(yīng)特定波長(zhǎng)的入射光，成功實(shí)現(xiàn)了顏色的切換。通過這種方式，材料在黑暗中保持黑色狀態(tài)，并在光照下根據(jù)背景的透射光和反射光自動(dòng)改變顏色，展示了優(yōu)秀的主動(dòng)偽裝能力。

3. 實(shí)驗(yàn)通過將聚己內(nèi)酯與SAP材料結(jié)合，制備了可廣泛應(yīng)用于不同表面的SAP薄膜和涂層。結(jié)果表明，該材料具有較好的顏色切換性能和適應(yīng)性，能夠在不同光照條件下實(shí)現(xiàn)偽裝效果。

圖文解讀

圖1. SAP材料的設(shè)計(jì)。

圖2. SAP材料在黑暗中的顏色準(zhǔn)確性。

圖3. SAP材料在光照射下的顏色準(zhǔn)確性。

圖4. SAP和溶液中的主動(dòng)偽裝。

圖5. SAP在薄膜和涂層中的應(yīng)用。

結(jié)論展望

本文的研究展示了自適應(yīng)光致變色（SAP）材料在偽裝系統(tǒng)、智能涂層和顯示設(shè)備中的巨大潛力。通過優(yōu)化光致變色分子（DASA）和固定相（非光致變色有機(jī)染料）的組合，成功實(shí)現(xiàn)了材料顏色的可控轉(zhuǎn)換，且能在復(fù)雜多變的背景下進(jìn)行有效的主動(dòng)偽裝。這一技術(shù)的關(guān)鍵在于光照條件下材料能夠迅速反應(yīng)并切換顏色，解決了在多色復(fù)雜環(huán)境中的偽裝問題。尤其是，使用聚己內(nèi)酯（PCL）作為基體的固態(tài)SAP材料進(jìn)一步拓展了其在實(shí)際應(yīng)用中的可能性。

然而，研究也揭示了當(dāng)前材料的局限性，尤其是在顏色調(diào)控范圍上的不足，紫色和藍(lán)色的缺失限制了其應(yīng)用范圍。這一挑戰(zhàn)為未來的研究指明了方向，開發(fā)能夠在藍(lán)光區(qū)域吸收的負(fù)光致變色分子將是一個(gè)重要的突破。此外，SAP材料作為一種新的內(nèi)在特性，可能引領(lǐng)無源偽裝和防偽技術(shù)的發(fā)展。未來的研究可以進(jìn)一步探索不同波段的光致變色分子，推動(dòng)這一技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

文獻(xiàn)信息

Fanxi Sun et al. ,Self-adaptive photochromism.Sci. Adv.10,eads2217(2024).

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/11/11/294d630856/

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