高分子水凝膠成就可重復書寫紙

　　以納米微球和高分子水凝膠為原料，開發(fā)出一種以水為彩色墨水的可重復書寫紙，近日，這一由中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)工所微納中心吳天準研究小組開發(fā)的成果發(fā)表在了最新發(fā)布的英國皇家化學會期刊《材料化學雜志C》上。

　　這種書寫過程簡易方便，光子晶體紙的基底選擇廣泛，可以是堅硬的玻璃，也可以是柔軟的塑料，制備方法簡便，具有低成本、無毒和綠色環(huán)保等特點。這項技術還可以用作防偽標識，將光子晶體層通過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；當用水或是飲料涂在表面時，圖案即可顯現，而當水分揮發(fā)，圖案又可隱形。

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

　　微納中心杜學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pH有響應的高分子水凝膠，兩者結合即實現了光子晶體紙的透明性和可重復書寫特性。而書寫過程則是利用方便易得的自來水或蒸餾水作為墨水。水寫在光子晶體紙上時，光子晶體紙中的水凝膠遇水部分就會局部溶脹，從而改變組裝光子晶體層中納米微球的間距，同時結合光子晶體的一些光學特征，使得遇水部分產生顏色，而未書寫部分仍為背景色。通過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出所需要的顏色。

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

　　調查數據顯示，約40%經打印或復印的紙張在閱讀一次后就被扔進廢紙簍。堆積如山的廢紙不僅造成巨大的資源浪費，由此衍生的環(huán)境問題亦日趨嚴峻。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紙張以滿足日趨增長的需求，不僅符合我國綠色發(fā)展的目標，又符合可持續(xù)發(fā)展的長遠規(guī)劃。