刘河洲团队在AFM发表关于可擦写信息存储聚合物纸的研究成果

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近日，上海交通大学材料科学与工程学院刘河洲团队题为“Reversible Writing/Re-Writing Polymeric Paper in Multiple Environments”的研究成果在线发表于国际著名学术期刊《Advanced Functional Materials》。该研究工作设计了一种新型的聚合物基纸张（图1），通过引入液晶相作为“墨水”和微纳尺寸的铁氧体作为光热转化颗粒，实现远程可控的光擦写与光书写性能，并且能够应用于多种环境（空气、酸性/碱性/中性溶液、冰）之中，显著地提升该聚合物材料的应用价值，为应用于如深海或航天等极端环境的新一代纸张奠定了基础。

图1 远程冰下光书写示意图

       相较于传统纤维素纸而言，通过光书写的聚合物纸可以应用于更多的使用环境并具有可重复使用性，从而满足可持续发展的要求。在此，一种具有缝合结构的新型多功能聚合物纸被设计并制备，展示了可逆的光书写与光擦写性能。同时，采用金属有机框架的模板制备了一系列具有多种亚微米结构的铁氧体，其中性能最佳的样品通过FDTD模拟计算具有95.04%的吸光度并且能够瞬间实现光热转化（38秒内升至300℃）。鉴于出色的机械性能（21.34MPa的拉伸强度和546.06%的断裂伸长率）、形状记忆性能和多环境稳定性，复合材料非常适合用于信息存储。此外，液晶相可以实现“墨水”的功能，使得应力集中和破坏可以在表面被记录并在经过近红外光照后可以完全复原（图2）。而且，通过点光源可以实现在多环境（空气、水、冰）下的远程精确书写（图3），有望应用于如深海或航天等极端条件。

图2（a）表面书写与光擦写的循环示意图；（b）水下光擦写行为；（c）冰下光擦写行为。

图3（a）远程光书写的循环示意图；（b）水下光书写行为；（c）冰下光书写行为。

        上海交通大学材料科学与工程学院陈玉洁副研究员和李华研究员为本文共同通讯作者，2017级直博生陈驰为第一作者。该项研究得到教育部联合基金（No. 6141A02022264），国家自然科学基金（No. U1733130, 11704244, 11674218）和国家重点研发计划（No. 2020YFC1910204）的资助。
        论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202104784


        文章来源：上海交通大学
        刘河洲，现任上海交通大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授。 1988年毕业于清华大学化学工程专业，获工学学士学位； 1991年毕业于华东理工大学化学反应工程专业，获工学硕士学位； 1991年进入上海交通大学材料科学与工程学院工作；在职期间，攻读上海交通 大学材料学专业博士学位，2001年获得工学博士学位。