[发明专利]一种光/pH双重刺激响应的动态可擦重写介质的制备方法

说明书

本发明提供了一种光/pH双重刺激响应的动态可擦重写介质的制备方法。包括步骤如下：将加热溶解的有机基体琼脂糖膜逐滴加入TiO_2‑x水分散液、中性红水溶液、去离子水和乙二醇的混合溶液中，然后倾倒入模具中冷却即得可擦重写介质。可擦重写介质结合了中性红的pH敏感性、氧化还原驱动性和TiO_2‑x的光还原活性使其具有光/pH双重刺激响应。在可擦重写介质上可进行光打印和自由的书写，并且光打印的图案经过盐酸和氨水蒸汽处理和空气下恢复而实现图案的动态颜色变化。

技术领域

本发明涉及一种光/pH双重刺激响应的动态可擦重写介质的制备方法，属于信息材料技术领域。

背景技术

随着高新技术的不断发展，新材料技术已经成为学者们争相探索和研究的热点领域之一。自20世纪70年代以来，由于电子、通讯和控制技术等高技术含量行业的快速发展，使得材料的智能化要求越来越高。近年来，对外部刺激有响应的智能材料因其在数据存储、信息显示、传感器、信息加密和解密等方面具有广泛的应用而受到关注。光作为一种刺激源，因其具有可持续、精准可控和无处不在性在光致变色方面具有广泛的应用前景。最近，研究者们开发了具有优异光可逆转换性能的新型光可逆颜色切换系统，并证明了其在可重写介质、比色氧指示剂和智能织物中的应用。但是，报道的颜色转换体系只对单一刺激有响应，无法满足高级信息加密的要求。因此，迫切要求开发双重甚至多重外部刺激的智能颜色转换材料来满足多功能的应用，例如：动态变色可重写介质的应用。

目前，关于光响应可逆变色体系有一些专利报道，例如：中国发明专利CN111394094 B公布了一种含CeO_2-x的光响应可逆变色体系及其制备方法，该方法为：先在羟乙基纤维素中加入活性缺陷的CeO_2-x水溶液搅拌均匀，再加入可逆显色指示剂水溶液搅拌均匀（如：中性红、亚甲基绿和亚甲基蓝等），再加入乙二醇或甘油等混合均匀制得光致变色智能墨水，最后通过自成膜或在材料上成膜后进行干燥，可得到双波段光响应智能材料体系。该方法制备的可逆变色体系步骤繁琐，且只能对光单一刺激进行响应，限制了体系的广泛应用。

王文寿教授课题组报道了一种光变色材料、可重复使用的光书写膜及其制备方法，该方法为：（a）将表面活性剂和羟乙基纤维素各自在水中分散均匀后，得到澄清溶液；（b）表面活性剂和羟乙基纤维素溶液体积为1：1~10的比例混合均匀；（c）取无机材料催化剂，染料加入（b）的混合溶液中，然后加入乙二醇分散均匀即得变色溶液。将变色溶液通过涂覆或喷涂，干燥然后在基体上成膜，此膜可通过光进行多次书写和擦除。该方法制备的书写膜步骤繁琐，且需要干燥，激光书写后图案恢复较慢，且只对光单一刺激响应。

因此，迫切需要开发一种双重甚至多重刺激响应的动态可擦重写介质，对于开发应用的多样化具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了光/pH双重刺激响应的动态可擦重写介质的制备方法。此发明将pH敏感性和氧化还原驱动性的染料、光还原活性TiO_2-x和生物相容性、网络结构和高透明性的有机基体结合来制备了双重光/pH可逆响应的TiO_2-x/NR/凝胶膜可擦重写介质。在可擦重写介质上可进行光打印图案和自由书写，且光打印的图案经过酸性或碱性蒸汽处理和空气下恢复而实现图案的动态颜色变化，从而实现信息加密、信息存储以及防伪标识等领域具有广泛的应用。

附图说明

图1为实施例1凝胶膜冷冻干燥样品的SEM图像。

图2为实施例1凝胶膜通过酸碱蒸汽处理、紫外光照射和空气下恢复的图像。

图3为实施例1凝胶膜通过酸碱蒸汽处理后宏观颜色的变化过程。

图4为实施例1凝胶膜通过酸性和碱性蒸汽处理的UV-vis光谱。

图5为实施例1碱性凝胶膜在紫外光照射和空气下恢复的UV-vis光谱。

图6为实施例1酸性凝胶膜在紫外光照射和空气下恢复的UV-vis光谱。