激光冲击强化对耐候钢微观结构和力学性能的影响

《Materials Today Communications》：Effect of laser shock peening on microstructure and mechanical properties of a weathering steel

本研究通过掺杂黄绿荧光分子优化PDLC电光性能，将饱和电压分别降低12.2%和27.1%，并构建了基于电压分阶、荧光多色编码和预设解码规则的三级反伪体系，实现了信息隐蔽与多模式揭示功能，有效提升了反伪安全性。

　　### 智能防伪材料的创新应用：基于聚合物分散液晶的多模态防伪系统

随着科技的不断发展，假冒伪劣商品对经济和社会安全构成了越来越大的威胁。为了应对这一挑战，科学家们一直在探索更加安全、高效和智能的防伪技术。近年来，聚合物分散液晶（Polymer-Dispersed Liquid Crystals, PDLC）因其独特的电光特性而备受关注。PDLC是一种由微观液晶微滴均匀分散在连续聚合物基质中的有机复合材料。其工作原理基于电场对液晶分子的调控，当无电场作用时，液晶分子处于无序排列状态，与聚合物基质形成折射率差异，导致光线散射，使得PDLC呈现出不透明的乳白色外观。当施加足够的电压时，液晶分子会沿着电场方向有序排列，消除光散射，使PDLC薄膜变得透明。这种特性使得PDLC在显示和传感技术中具有广泛应用，例如节能智能窗户、透光显示屏、多种传感器以及多功能薄膜等。

然而，传统的防伪技术往往依赖单一颜色荧光材料或单一刺激响应机制，这种单模态方法容易被破解和复制，难以满足日益增长的防伪需求。为了解决这一问题，研究人员开始探索将荧光材料与PDLC结合，开发具有多模态响应特性的新型防伪系统。通过在PDLC中掺杂黄色和绿色荧光分子，不仅显著降低了PDLC的饱和电压（V_sat），还赋予材料独特的光致发光特性。实验结果显示，黄色荧光分子将V_sat降低了12.2%，而绿色荧光分子则将其降低了27.1%。这种电压调控与荧光响应的结合，使得PDLC材料能够实现信息隐藏和加密内容的逐步揭示，为防伪技术带来了新的可能性。

### 荧光材料对PDLC电光性能的影响

为了进一步优化PDLC的电光性能，研究人员对液晶组成和荧光掺杂剂进行了系统研究。通过调整氟化丙烯酸酯单体的含量，可以有效控制PDLC的电光行为。实验中，样本A1至A5分别采用了不同比例的12-F/HPMA，从8/0到0/8。扫描电子显微镜（SEM）分析表明，随着12-F/HPMA比例的降低，聚合物网络的尺寸逐渐减小。这主要是由于氟化单体的引入降低了聚合反应的表面能，从而减缓了聚合过程的反应速度和扩散速率。与此同时，电光参数也发生了显著变化。例如，样本A3在12-F/HPMA比例为4/4时，达到了最佳的折射率匹配，使得对比度（CR）达到了141.04，而饱和电压（V_sat）为45.90 V。这一结果表明，优化的单体比例不仅能够提高PDLC的电光性能，还能增强其防伪能力。

在荧光掺杂方面，研究团队对黄色和绿色荧光染料进行了深入分析。黄色荧光染料由C、H、O、S四种元素组成，而绿色荧光染料则仅由C、H、O构成。这两种染料的掺杂显著影响了PDLC的电光特性。例如，在样本B1至B6中，随着黄色荧光染料质量分数的增加，聚合物网络尺寸逐渐扩大，导致电光性能的变化。同样，在样本C1至C6中，绿色荧光染料的掺杂也表现出类似的趋势。值得注意的是，绿色荧光染料由于其较差的溶解性，在LC系统中容易形成纳米级的聚集或微域，这可能对PDLC的性能产生负面影响。然而，这种不均匀分布也带来了更高的荧光亮度，从而增强了信息的可见性。

通过调整荧光染料的掺杂比例，研究团队成功地优化了PDLC的电光参数。例如，在样本B3中，0.2%的黄色荧光染料使得对比度达到97.19，而饱和电压为40.31 V。相比之下，样本C4在0.3%的绿色荧光染料掺杂下，对比度为60.26，饱和电压为33.44 V。虽然绿色染料的对比度略低，但其更高的荧光亮度和更小的饱和电压使其在防伪性能上表现出色。这种多模态特性使得PDLC能够同时满足高对比度和高荧光亮度的需求，从而在防伪领域展现出独特的优势。

### PDLC在防伪领域的创新应用

基于上述研究，科学家们进一步探索了PDLC在防伪领域的应用潜力。通过将PDLC薄膜与荧光材料结合，研究团队成功开发了一种具有多重防伪功能的智能材料。这种材料能够在不同光照条件下呈现出不同的信息状态，例如在自然光下隐藏信息，在紫外线照射下显示加密内容。这种特性使得PDLC防伪系统不仅具备良好的隐蔽性，还能够通过特定的解码规则实现信息的准确识别。

此外，PDLC的电光响应特性还被用于构建具有电压依赖性的防伪模型。例如，当施加不同电压时，PDLC薄膜能够逐步揭示隐藏的信息。这种分步解码机制不仅提高了防伪系统的安全性，还增强了其可定制性。通过使用不同的掩模和分步聚合策略，研究人员能够设计出具有多种显示模式的防伪薄膜，如二维码、熊图案以及数字信息等。这些图案在自然光下不可见，只有在特定电压或光照条件下才能被识别，从而有效防止伪造。

在实际应用中，这种PDLC防伪材料可以通过屏幕印刷技术进行大规模生产。研究人员将未固化的PDLC系统作为“墨水”，通过控制荧光染料的浓度和聚合条件，实现了图案的精确打印。这种技术不仅降低了生产成本，还提高了材料的灵活性和适应性，使其能够轻松地应用于各种产品表面。

### 多色荧光与解码规则的结合

为了进一步提升PDLC防伪材料的安全性，研究团队还引入了多色荧光材料，并结合了预定义的解码规则。这种双色荧光系统使得防伪信息的解码过程更加复杂，从而提高了其抗伪造能力。例如，在样本B-1中，黄色和绿色荧光分别对应不同的解码规则，只有在特定的光照条件下才能正确识别信息。这种多色荧光与解码规则的结合，使得PDLC防伪系统具备了双重保护机制：物理标签与数字密钥/编码表。

具体而言，样本B-1在自然光下显示了“INSTITUTE OF POLYMER AND ENERGY DISPLAY, XIJING UNIVERSITY”的字样，但在紫外线照射下，这些字母会呈现出不同的荧光颜色。通过将这些颜色与预定义的解码规则进行匹配，研究人员能够准确地提取出隐藏的信息。例如，黄色荧光的字母“Y EONR JYIYEP AEYNRLYYMS”经过解码后，被识别为“我爱西安交通大学”。这种多色荧光与解码规则的结合，不仅增强了信息的隐藏性，还提高了防伪系统的智能化水平。

### 防伪材料的性能比较与优势

为了验证这种新型PDLC防伪系统的性能，研究团队将其与现有的多种防伪技术进行了对比。通过分析五个关键参数——制备工艺的简便性、识别的便捷性、信息干扰的复杂性、防伪能力以及图案的可定制性，研究人员发现，基于多色荧光组合编码的PDLC防伪系统在这些方面均表现出显著优势。例如，其制备过程相对简单，能够在较低成本下实现大规模生产；其识别过程需要特定的解码规则，提高了防伪信息的安全性；同时，多色荧光和干扰信息的结合使得信息的解码变得更加复杂，从而有效防止伪造。

此外，PDLC防伪材料的灵活性和适应性也是其重要优势。由于其可以轻松地贴附在各种产品表面，因此在实际应用中具有广泛的可能性。无论是电子产品、奢侈品还是药品包装，PDLC防伪材料都能够提供可靠的安全保障。这种材料的开发不仅为防伪技术提供了新的思路，也为未来智能材料的设计和应用奠定了基础。

### 未来展望与研究意义

这项研究的成果为下一代防伪技术的发展提供了重要的理论支持和实践指导。通过结合多色荧光材料与PDLC的电光特性，研究团队成功开发了一种具有高安全性和智能化的防伪系统。这种系统不仅能够实现信息的隐藏和逐步揭示，还能够通过特定的解码规则和光照条件进行精确识别。这种双重保护机制极大地提高了防伪材料的抗伪造能力，使其在实际应用中更具竞争力。

同时，这项研究也为多模态防伪技术的发展提供了新的方向。传统的防伪技术往往依赖单一的材料或刺激响应机制，而PDLC与荧光材料的结合则能够实现更复杂的防伪策略。例如，通过调整单体比例和荧光染料的掺杂浓度，可以优化材料的电光性能和荧光特性，从而满足不同应用场景的需求。此外，这种材料还具有良好的环境和机械稳定性，能够在各种条件下保持其功能特性，为实际应用提供了可靠保障。

综上所述，PDLC与荧光材料的结合为防伪技术带来了革命性的突破。通过优化材料的组成和性能，研究人员成功开发了一种具有高安全性和智能化的防伪系统，为未来防伪材料的设计和应用提供了新的思路。这种材料的出现不仅有助于提高防伪技术的水平，还为相关领域的发展提供了重要的支持和借鉴。