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时间分辨USAXS线站用户在多彩热致变色光子晶体领域取得进展
时间:2021-07-14 来源:
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新建的时间分辨USAXS线站(BL10U1)是“上海光源线站工程项目”中专用于硬X射线超小角散射研究的线站。束线的光子能量覆盖8-15 keV,可提供全能量段的聚焦pink光工作模式,实现时间分辨USAXS、时间分辨USAXS/SAXS/WAXS、微聚焦小角散射等实验方法,配备室温高达500oC的高低温原位拉伸环境,满足不同领域用户的研究需求。目前,该线站已进入试运行阶段。 

近日,复旦大学汪长春教授课题组在多彩热致变色光子晶体领域取得进展,以“Polychrome photonic crystal stickers with thermochromic switchable colors for anti-counterfeiting and information encryption”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上(最新IF13.273)。 

目前已有的热致变色光子晶体的制备中,常用水凝胶作为构筑单元或基质,在实际使用中其稳定性和变色持久性受到极大影响,并且难以实现大面积、高质量制备。针对此难点,研究团队利用自主设计研发的弯曲诱导规整设备,实现多分散微米级热敏变色微胶囊粒子(变色温度31 ℃,由黑色变红色)和单分散纳米级构筑单元的协同组装,从而获得颜色鲜艳的热致变色光子晶体薄膜(最大面积可达300 cm2),此种薄膜在不同的角度具有不同的热致变色效果,并且具有透明性的转变。进一步通过引入具有极低玻璃化转变温度的功能基质(聚丙烯酸异辛酯),可将制备的热致变色光子晶体(Thermochromic Photonic Crystal, TCPC)薄膜利用刻字机裁剪得到任意形状的热致变色光子晶体自粘标签,从而用于防伪和信息加密等领域(图1)。 

 

1. 热致变色光子晶体自粘标签的加工和应用过程示意图。 

研究团队利用上海光源(SSRFBL10U1线站的USAXS技术进一步进行结构的表征。对于纯光子晶体膜(Photonic Crystal, PC),经过BIOT加工后,散射点增多(图2),结合一维USAXS曲线,可以发现曲线强度提高,体系的规整性相比于热压成膜明显提高;加入微胶囊粒子后,虽然从二维USAXS散射图案观察体系的有序性相较于纯PC膜下降,但是经过BIOT加工后,一维曲线强度提升,表明体系的有序性上升,实现了微胶囊粒子和构筑单元的规整组装。 

 

2. 经热压和BIOT加工后PCTCPC薄膜的二维USAXS散射图案。 

论文链接: 

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130683 

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