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  光子晶體在智能材料方面具有巨大的潛力，尤其是利用光子晶體構(gòu)建具有結(jié)構(gòu)色彩的材料已成為研究熱點(diǎn)。纖維素納米晶(CNCs)是一種天然納米材料，具有光子晶體特性，可以通過蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝形成具有手性向列結(jié)構(gòu)的光子薄膜。然而，傳統(tǒng)的CNC光子薄膜通常缺乏可調(diào)的結(jié)構(gòu)顏色和柔韌性，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

  基于此，浙江科技大學(xué)孟亞會(huì)聯(lián)合江南大學(xué)龍柱教授和齊魯工業(yè)大學(xué)董翠華教授報(bào)道了一種具有結(jié)構(gòu)顏色和力學(xué)性能可調(diào)的柔性多刺激響應(yīng)光子薄膜，該膜可通過纖維素納米晶體（CNC）和低共熔溶劑（DES）交替組裝獲得，不僅解決了陰陽離子對(duì)CNC自組裝的影響，還能彌補(bǔ)CNC力學(xué)性能的不足，并且具有多角度顏色變化和溶劑辨別能力，該項(xiàng)工作在智能顯示、傳感檢測和防偽等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。該工作以“Flexible multiple-stimulus-responsive photonic films based on layer-by-layer assembly of cellulose nanocrystals and deep eutectic solvents”為題發(fā)表在 Chemical Engineering Journal期刊上。孟亞會(huì)博士為文章第一作者，龍柱教授和董翠華教授為共同通訊作者。 

圖1. CNC/DES光子多層膜的制備機(jī)理圖

  該工作通過調(diào)控DES引入量和交替組裝層數(shù)，獲得了結(jié)構(gòu)顏色和力學(xué)性可調(diào)的薄膜。并且DES的引入和組裝層數(shù)不影響CNC的左手性特性。隨著組裝層數(shù)增加，薄膜的多疇尺寸減小，顏色更均勻，力學(xué)強(qiáng)度有所提升。此外，CNC/DES墨水在45^?、90^?和135^?多角度呈現(xiàn)不同顏色，多層光子薄膜具有良好的可逆濕度響應(yīng)以及對(duì)醋酸、丙酮、苯和正己烷的快速識(shí)別能力。 

圖2.（a）自然光下CNC光子膜的照片；（b）CNC光子膜的POM圖像。

 圖3.（a）CNC光子膜的UV-vis光譜；（b）CNC光子多層膜的UV-vis光譜；（c）CNC光子膜的圓二色譜；（d）CNC光子膜的CIE色度圖；（e）CNC光子多層膜的CIE色度圖；（f）圓偏振光通過具有左手手性結(jié)構(gòu)的CNC膜的示意圖；（g）CNC/DES_0.4、（h）(CNC/DES_0.4)₂、（i）(CNC/DES_0.4)₃和（g）(CNC/DES_0.4)₄膜在彎折、卷曲和折疊狀態(tài)下的照片。

 圖4.（a）CNC/DES_0.4、（b）(CNC/DES_0.4)₂、（c）(CNC/DES_0.4)₃和（d）(CNC/DES_0.4)₄膜在不同濕度下的可逆顏色和UV-vis光譜；（e）不同濕度下光子多層膜的CIE色度圖；（f）薄膜在不同極性溶劑（水、醋酸、丙酮、苯和正己烷）中的CIE色度圖；由CNC/DES_0.4在黑色背景上書寫的“ZUST”圖案：（g）45^?視角觀察、（h）未干燥的“ZUST”圖案、（i）135^?視角觀察、（J）不同濕度下“ZUST”顏色、（k）90^?視角觀察、（l）不同溶劑中“ZUST”顏色。

 圖5.（a）薄膜制作夜間道路交通反光標(biāo)志示意圖；（b）行人橫穿人行道時(shí)薄膜圖片（1號(hào)45^?視角、2號(hào)90^?視角、3號(hào)135^?視角）；（c）4號(hào)行人行走時(shí)薄膜圖片；（d）司機(jī)行駛時(shí)薄膜圖片（距離50 m、30 m和10 m）；（e）薄膜在不同季節(jié)的顏色變化；（f）以冬季為例，薄膜在不同天氣下的顏色變化。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150713