本文转自微信公众号：柔性电子服务平台
作者：Young
光致变色材料可以在光的作用下，可逆地改变自身的颜色，被广泛地研究应用于显示，光信息储存和光开关。有机光致变色材料包括螺吡喃，偶氮苯等。但是，高制造成本和较差的可逆性严重地限制了有机光致变色材料的量产和应用。无机材料主要有二氧化钛和氧化钨，这些无机材料由于其低成本和很好的稳定性而被广泛的研究。
在这些无机材料的各种类型中，多金属氧酸盐在光的照射下会发生电子和质子的转移，表现出极好的光稳定性和光致变色性能。例如，一种多金属氧酸盐，钼酸铵，由于其稳定性好和成本低，以及光致变色机理清晰的优点，而被广泛地研究。六价钼表现出无色，在紫外光的照射下，会得到电子变成五价钼，表现出绿色或者蓝色。在空气的环境中，氧气会从五价的钼中得到电子，使其变成六价，又表现出无色。在颜色的转变过程中，钼具有较好的稳定性是由于其本身的结构未发生改变。
水凝胶是含有大量的水充满其3D网络结构的软性材料。水凝胶由于其极好的柔性和可拉伸性，在显示器件，可穿戴设备和传感器等领域有着广泛的应用。但是，传统的水凝胶的较差机械性能限制了其应用。因此，通过设计独特的结构，一系列的新型水凝胶被开发出来，比如双网络结构的水凝胶，疏水缔合的水凝胶，纳米复合物水凝胶，大分子微球复合水凝胶，离子交联水凝胶和混合交联水凝胶。在这些类型中，混合交联被认为是最有效的策略来获得坚硬的水凝胶。混合交联水凝胶包含两种交联的方法：共价交联和非共价交联。其中，共价交联可以稳定水凝胶的骨架结构，非共价交联可以消散能量来获得坚硬性和好的自愈合性。
长春工业大学的研究人员在之前的工作中，通过共价和离子交联，获得光致变色水凝胶，并且表现出很好的透明性和很快的光响应性，但是，水凝胶的较差机械性能未能得到解决。因此，在这项工作中，他们提出一种策略来制备混合交联光致变色水凝胶。使用十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）作为表面活性剂，BS-12含有正电荷，通过电场力与钼结合在一起。利用化学交联和疏水缔合的协同效应来增强光致变色水凝胶的机械性能。得到的水凝胶具有很好的透明性，延展性，抗穿刺性，在紫外光的照射下，其响应时间为3s。该水凝胶可以写入和擦除光信息。因此，光致变色水凝胶被认为是可擦写显示，人工智能系统和可穿戴柔性器件的有希望的候选者。
图1. 光致变色水凝胶的结构和形成机理
图2. 光致变色水凝胶的机械性能展示（a）可以拎起1Kg的物体；（b）吹起气球；（c）可以刺穿并愈合
图3. 光致变色水凝胶在紫外光的照射下，通过掩模版，可以写入，擦除，重新写入和擦除信息
参考文献：
Lin Guan, Yongqi Yang, Fei Jia, et al. Highly transparent andstretchable hydrogels with rapidly responsive photochromic performance forUV-irradiated optical display devices[J]. Reactive and Functional Polymers,2019.
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