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研究背景

主動偽裝是生物界的一種獨特能力，使得生物能夠根據環境變化主動改變其外觀，從而實現與環境的完美融合。由于其廣泛的應用潛力，主動偽裝成為了近年來的研究熱點。然而，現有的人工主動偽裝系統通常依賴于復雜的電子設備集成，面臨著結構復雜、可用性差和成本高等問題。

成果簡介

為了克服這些挑戰，電子科技大學光電科學與工程學院王東升副教授、鄭永豪教授以及韋晨教授等人在Science Advances期刊上發表了題為“Self-adaptive photochromism”的最新論文。科學家們提出了基于材料內在功能的主動偽裝策略。自適應光致變色（SAP）作為一種新型的偽裝技術，通過使用負光致變色的供體-受體Stenhouse加合物（DASA）和非光致變色的有機染料，將材料的顏色直接與入射光的顏色相匹配，實現了主動偽裝的功能。

實驗表明，這種材料在黑暗中呈現黑色狀態，并能夠通過背景光的傳輸與反射誘導顏色的自發切換，從而展現出類似生物的主動偽裝能力。這一研究成果表明，通過材料本身的光致變色特性，可以實現更簡便、更經濟的主動偽裝系統，為未來相關領域提供了新的研究方向和技術路徑。

博士研究生孫梵熙為該論文第一作者。

研究亮點

1. 實驗首次提出自適應光致變色（SAP）作為材料的內在功能，成功實現了基于材料的主動偽裝。該技術通過設計負光致變色相的供體-受體Stenhouse加合物（DASA）和固定相的有機染料，使材料能夠在不同環境條件下自發切換顏色。

2. 實驗通過DASA的線性到環狀異構化響應特定波長的入射光，成功實現了顏色的切換。通過這種方式，材料在黑暗中保持黑色狀態，并在光照下根據背景的透射光和反射光自動改變顏色，展示了優秀的主動偽裝能力。

3. 實驗通過將聚己內酯與SAP材料結合，制備了可廣泛應用于不同表面的SAP薄膜和涂層。結果表明，該材料具有較好的顏色切換性能和適應性，能夠在不同光照條件下實現偽裝效果。

圖文解讀

圖1. SAP材料的設計。

圖2. SAP材料在黑暗中的顏色準確性。

圖3. SAP材料在光照射下的顏色準確性。

圖4. SAP和溶液中的主動偽裝。

圖5. SAP在薄膜和涂層中的應用。

結論展望

本文的研究展示了自適應光致變色（SAP）材料在偽裝系統、智能涂層和顯示設備中的巨大潛力。通過優化光致變色分子（DASA）和固定相（非光致變色有機染料）的組合，成功實現了材料顏色的可控轉換，且能在復雜多變的背景下進行有效的主動偽裝。這一技術的關鍵在于光照條件下材料能夠迅速反應并切換顏色，解決了在多色復雜環境中的偽裝問題。尤其是，使用聚己內酯（PCL）作為基體的固態SAP材料進一步拓展了其在實際應用中的可能性。

然而，研究也揭示了當前材料的局限性，尤其是在顏色調控范圍上的不足，紫色和藍色的缺失限制了其應用范圍。這一挑戰為未來的研究指明了方向，開發能夠在藍光區域吸收的負光致變色分子將是一個重要的突破。此外，SAP材料作為一種新的內在特性，可能引領無源偽裝和防偽技術的發展。未來的研究可以進一步探索不同波段的光致變色分子，推動這一技術在更多領域的應用。

文獻信息

Fanxi Sun et al. ,Self-adaptive photochromism.Sci. Adv.10,eads2217(2024).

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