[发明专利]一种具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶及其制备方法。该水凝胶由聚十二烷基衣康酸甘油酯/聚丙烯酰胺第一重网络和聚N‑异丙基丙烯酰胺第二重温敏性网络组成，通过两步法制备得到；通过调控N‑异丙基丙烯酰胺的用量将第二重温敏性网络的交联密度控制在一个合适的窗口范围内，得到所述具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶。本发明制备的具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶在特定的温度时，能够一过性地展现特定图案和信息，可用于高级别秘密信息的传递，有阅后即焚的效果；而且由于凝胶中双分子层的取向结构，该凝胶具有优异的力学强度，克服了传统水凝胶力学强度低的缺点，可以应用于力学可视化传感器领域。

技术领域

本发明涉及温度敏感变色水凝胶智能材料领域，具体涉及一种具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶及其制备方法。

背景技术

生物组织中含有大量的水分，以软湿凝胶的状态存在，通常具有从分子水平到宏观水平的各向异性结构。这些生物组织的各向异性结构使生物体具有高度精细的功能。例如，肌动蛋白和肌球蛋白在肌肉肌节中表现出液晶各向异性结构，有助于肌肉纤维在一个方向上的平稳运动和肌肉收缩，而保持另一个方向不变。具有各向异性或单向取向的液晶材料对人工肌肉至关重要。相比之下，大多数常用的合成软水凝胶和湿水凝胶在分子和宏观水平上都具有各向同性结构；其次，具有结构色的水凝胶大都是利用无机纳米粒子的自组装作用制备的，即一定粒径范围的无机纳米粒子（Fe₃O₄@C，SiO₂等）在磁场或者粒子之间相互作用下自组装，由聚合物网络固定住有序排列的粒子，由于光的反射、折射等作用形成结构色，然而由于磁场不均匀，制备复杂，难以得到结构色均一的凝胶，具有宏观各向异性结构的结构色水凝胶鲜有报道。

将各向异性结构与结构色结合起来并且由完全由有机物制备的聚十二烷基衣康酸甘油酯/聚丙烯酰胺水凝胶避免了这些缺点（Adv. Mater.2010, 22, 5110–5114），该凝胶在受控应力/应变下展现出可逆可调的结构色且结构色均一，可用于先进的应力/应变传感器，如能够检测复杂力场的软触觉传感器，以及基于变形的彩色显示。由于凝胶在一定的机械刺激下会发生颜色的变化，并在应力消除后逐渐恢复颜色，可以用于未来了解凝胶结构和力学性能的迟滞和自恢复等领域。

尽管大部分各向异性结构水凝胶的结构色都可以通过应力/应变的施加/释放来可逆调控，从而实现信息的重现性，用以特定信息的传递；然而，这样的特性同时也会造成信息泄露等安全隐患，不利于加密信息的传递，设计和制备具有阅后即焚的一过性加密信息的材料，在高级别秘密信息的安全传递等方面具有重要应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶及其制备方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供了一种具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶及其制备方法。

本发明提供的具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶，是由聚十二烷基衣康酸甘油酯-聚丙烯酰胺第一重和聚N-异丙基丙烯酰胺第二重形成互穿网络而得到。这种凝胶的特点在于，必须将第二重温敏性网络聚N-异丙基丙烯酰胺的交联密度控制在一个合适的窗口范围内，才能得到具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶，过高或者过低的交联密度都不会呈现一过性的变色功能。如果过低，则完全没有温敏性，不会出现变色的现象，而过高则出现与纯化学交联的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶一样的永久性变色，信息不会消失。

本发明提供的具有一过性加密信息的温度敏感变色水凝胶置于特定温度的水中，可观察到白色加密信息图案立即显现出来，数分钟后，图案即消失，并且不会再次出现，表现出一过性的特征。