英文原题：Bioinspired Multi-Dimensional Anti-Counterfeiting Device by Combining Electrochromism and Structural Color

第一作者：俞朱敏（叶常青教授21级硕士生）、赵凯博士

通讯作者：赵凯博士、苏文明研究员、叶常青教授、宋延林教授

作者：俞朱敏、赵凯、赵彦博、吴梦悦、钱蓉、吴馨洲、苏文明、易袁秋强、叶常青、宋延林

       近年来，假冒现象已成为全球关注的重要问题。因此，各种防伪策略已被探索和发展以应对这一问题。其中，光学防伪技术因其易识别、安全性高、操作简单等独特优势而备受关注。光子晶体作为周期性微纳米结构的典型代表，由于其独特的光学性质而引起了人们的极大兴趣。特别是结构色可调节的响应性光子晶体，有望为其在防伪领域的应用奠定坚实的基础。然而，它们大多局限于单一维度的防伪能力，即在一定的刺激下，颜色或图案的变化是单调的，很容易被猖獗的假冒产品所复制。未来有望开发出更可靠、更强大的防伪技术，这些技术具有丰富的色彩或图案演变，可用于多维信息保护。幸运的是，自然界中的一些头足类动物，如章鱼和鱿鱼，被称为多维防伪的灵感来源。蓝环章鱼是通过结构色和色素色元素协同作用呈现多维伪装的典型代表。具体来说，它们皮肤上独特的蓝色虹彩环是由结构反射器产生的，当它们遇到危险时，彩虹团会闪烁作为警告显示。这是通过虹膜细胞上方横肌的扩张和收缩来实现的。此外，虹彩环下的深色色素团作为黑色背景，增加了结构色的饱和度和亮度。更有趣的是，这些蓝环在不同的视角下都表现出虹彩的特征，这进一步丰富了不同环境下的色彩多样性。因此，颜料色与结构色的巧妙结合是多维防伪的有效策略。虽然有一些关于色素和结构色融合的报道，但模仿蓝环章鱼的高级伪装能力进行多维防伪能力至今尚未得到证实。

       本文以蓝环章鱼为灵感，将电致变色和结构色结合起来，采用不同的显色机制，即在电致变色器件的电解质中引入胶体光子晶体，提出了一种新型的多维防伪器件。通过主动操纵电压或被动改变环境背景，可以对光子晶体的光反射率和透射率进行精细调制，从而实现器件结构色的显示和隐藏。此外，它们在不同视角下也具有不同的颜色演变，可以携带更多的光学信息。激光蚀刻图案装置也已成功实现，展示了优越的三重防伪能力，在光学信息方面。值得注意的是，这种固有图案可以通过电压刺激和背景颜色的协同作用进一步创新地切换到不同的预设背景图案。在此基础上，一个高水平的新型防伪器件已经被证明，并提供了按需提供多种不同光学信息的能力。相信这种电致变色与结构色相结合的策略将为设计先进的多维防伪装置提供新的平台。

蓝环章鱼蓝环闪烁的示意图和照片，以及具有多维防伪功能的仿生装置示意图

Bioinspired Multi-Dimensional Anti-Counterfeiting Device by Combining Electrochromism and Structural Color

Zhumin Yu^#, Kai Zhao^#,*, Yanbo Zhao, Mengyue Wu, Rong Qian, Xinzhou Wu, Wenming Su*, Yuan-Qiu-Qiang Yi, Changqing Ye*, Yanlin Song*

Chem. Eng. J. 2024, 481: 148500.

Published Online: 4 January 2024

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723072327