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 在發光防偽領域中，防偽材料的穩定性至關重要。因為生活環境復雜多變，如果紙張上防偽信息的環境耐受性較差，那么其防偽效果將大打折扣。在日常生活中如果我們細心留意，可以發現幾乎所有玻璃的表面都有水漬存在。頑固的水漬無處不在，而清理水漬往往會花費我們不少時間。如果防偽材料能像水漬一樣穩定地黏附在基底上，那么其防偽信息穩定性的問題將可以解決。受到水漬的啟發，大連理工大學化工學院陶勝洋（點擊查看介紹）課題組利用微流控技術合成了一系列的基于聚乳酸（PLA）的熒光納米粒子用于超穩定的發光防偽應用。

研究人員首先利用疏水效應和相似相溶原理，在連續流微反應器中合成了高發光量子產率的Dyes@PLA防偽墨水。墨水可以通過書寫或者噴墨打印的方式在紙張、布料等纖維材料上保存防偽信息。在噴墨打印后，樣紙上的防偽信息具有良好的極端環境耐受性，可以在沸水、液氮、強酸、摩擦、長期日照等條件下維持發光的穩定性。多種非共價鍵相互作用對防偽材料的穩定性起到了重要影響。熒光納米粒子和紙纖維之間依靠分子間作用力實現了穩定的結合。噴墨打印過程中，水作為媒介誘導PLA和紙纖維之間首先以氫鍵的形式結合在一起。進一步的密度泛函計算表明，PLA與纖維素之間的強結合能主要歸因于范德華力。該研究成果發表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physical Science上，博士生李沖為論文第一作者，陶勝洋教授為論文通訊作者。

防偽墨水的合成

圖1. 微反應器合成LR305@PLA溶液示意圖及其發光性能測試與TEM圖像

圖1展示了使用反溶劑沉淀法制備防偽墨水的過程。通過將溶有LR305染料和PLA的乙腈溶液噴射入充滿水的方形流道中，利用聚合物的疏水作用及相似相溶原理合成了粒徑為140 nm左右的LR305@PLA熒光納米顆粒。制備的LR305@PLA溶液與同濃度的LR305乙腈溶液具有近乎等效的發光性能。且生產成本較低，1升防偽墨水僅花費約6美元。

防偽墨水的使用及光譜指紋的定義

圖2. 噴墨打印和文字書寫的功能展示以及光譜指紋的提出

制備的熒光防偽墨水可添加進商用噴墨打印機進行打印工作。如圖2B所示，無論是大面積的元素周期表表格還是帶有二次信息的二維碼均能成功打印。接著通過改變熒光染料的種類和比例制備了一系列不同發射波長的熒光防偽墨水，圖2C為不同防偽墨水的書法展示。最后使用光纖光譜儀檢測每個文字的熒光光譜并將其定義為光譜指紋（圖2D）。

極端環境耐受性測試

圖3. 極端環境耐受性測試結果及信息加密示意圖

接下來對樣紙上的防偽信息進行了極端環境的穩定性測試。如圖3所示，防偽信息對沸水、液氮、強酸溶液、肥皂水等極端環境表現出良好的耐受性。此外由于防偽材料粒徑很小，使得其具有良好的耐摩擦性能。由于防偽材料具有極佳的環境耐受性，可以使用可除去的物質覆蓋防偽信息以達到信息加密的效果。

密度泛函理論計算

圖4. 體系各物質間結合能的計算

圖4為PLA、纖維素(CLS)和水之間的結合能計算結果。纖維素和PLA之間的結合能最高，所以隨著界面上水的蒸發，PLA和CLS趨于緊密結合。進一步的約化密度梯度分析結果表明，范德華力在兩相的結合能中占主要因素。