西南石油大学考研，西南石油大学考研分数线
信息加密在防止机密信息泄露和构建安全环境方面发挥着重要作用，已广泛应用于防伪、隐写、隐私保护和信息安全等领域。其中，3D加密因具有高安全级别、出色的灵活性和巨大的存储容量而备受关注。形状记忆聚合物 (SMP) 可以在外部刺激下表现出形状变形，在新兴的3D加密领域具有广阔的潜力。尽管如此，直接的隐写术仅依靠SMP的形状变化很容易被解密。为了进一步提高加密的安全性，人们提出了一系列二维加密策略（如照片成像技术和荧光成像技术），它们可以与SMP相结合进行双重加密。然而，所有这些解密过程都离不开紫外线照射，不方便在实际生活中应用，尤其是在户外工作、实地考察、边防等恶劣条件下。因此，设计可重复的双重加密平台，加上对存储信息的强大保护能力，对于当前的数据安全来说是非常可取的，但极具挑战性。
鉴于此，西南石油大学武元鹏教授、李振宇教授和美国康涅狄格大学孙陆逸教授共同设计了一种基于新型热固性体系的可重复双加密平台。通过在热固性材料（AOPs）中引入动态环硼氧烷键和氢键，可以实现自修复、可回收和形状记忆特性。鉴于这种热固性塑料的形状记忆行为，可以实现复杂3D结构内的加密数据。形状恢复为加密数据提供了强有力的保护。此外，可以通过在解密过程中在真实信息之前显示误导性信息来保护加密数据，这是由诱导不同疏水缔合相互作用的热固性材料的不同类似“LEGO”组装序列引起的。解密后的信息可以通过加热擦除，实现可重复的加解密，并且热固性塑料可以有效地回收利用。这项工作不仅为制备具有自修复、形状记忆和回收行为的环硼氧烷材料开辟了一条新途径，而且拓宽了热固性材料在信息加密领域的应用。相关工作以“A Repeatable Dual-Encryption Platform from Recyclable Thermosets with Self-Healing Ability and Shape Memory Effect”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。
AOP的合成、力学与自愈性能
选择3-丙烯酰胺苯基硼酸（AAPBA）与十八烷氧基聚甲基丙烯酸乙二醇酯（OPEGMA）和聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）通过一锅法聚合得到P(AAPBA-co-OPEGMA-co-PEGDMA)共聚物，随后固化形成基于环硼氧烷的热固性材料（AOPs）（图1）。拼接部分可以修复形成完美的2D加密系统，利用形状记忆效应进一步加密成3D形状，实现双重加密。解密完成后，信息会随着时间的增加而自擦除。加密系统可以在加热后恢复，可以实现可重复的加密/解密。A3O1P6显示出高强度和刚度（拉伸应力和杨氏模量分别达到14.8±0.1和208.0±3.0MPa），断裂伸长率为9.6%（图2）。A2O1P2在50°C下愈合12小时后，其愈合效率几乎可以达到99.9±1.9%。随着PEGDMA含量从2 wt%增加到10 wt%，愈合后的热固性材料的愈合效率从99.9±1.9%下降到46.4±2.4%。
图1用于信息加密的AOP热固性塑料的合成和性能
图2热固性材料的力学性能和自修复性能
AOP的形状记忆行为和可回收性
作者将矩形A2O1P6条纹手动弯曲成“U”形，变形的A2O1P6条纹的临时形状可以在冷却到室温后通过重整环硼氧烷交联点和冻结聚合物链很容易地固定。固定的A2O1P6条纹在70°C下随着时间逐渐恢复到其永久形状（图3）。A2O1P6试样首先在70°C下软化，然后通过外力编程为各种3D临时形状（燕子和猴子）。这些3D临时形状可以在70°C下在60秒内恢复到它们的永久平面形状。所有在不同温度下软化的A2O1P6试样的形状固定率均高于94.4±0.5%。AOP热固性塑料具有选择性溶液加工性，可在良溶剂中加工成所需形状。将溶液注入不同形状的模具中加热蒸发溶剂，即使经过多次溶解–蒸发循环，也可以获得理想形状的热固性零件，这表明热固性零件具有良好的可重复溶液加工性能（图4）。回收的A2O1P2试样经过7次压缩后的应力-应变曲线与原始试样非常接近。
图3热固性塑料的形状记忆行为
图4热固性塑料的 可回收性
AOP的信息加密、解密和自擦除行为
AOP热固性塑料在空气中显示出相似的透明度。一个“T”形A3O1P6和一个“F”形A2O1P6被嵌入到一个具有镂空“TF”图案的矩形A1O1P6面板中。通过在接缝区域滴水，然后在50°C下愈合12小时，形成具有隐藏“TF”图案的完整矩形面板（图5）。随着浸泡时间增加到1.5小时，由A2O1P6制成的“F”字母变得不透明并因此消失，只有“T”字母仍然可见。在这个阶段，“真实”信息最终被解密。当浸泡时间达到3.0小时时，“T”字母变为不透明，因此整个面板呈现相同的颜色/透明度，导致信息被擦除。复杂的3D“三叶草”形状可以更好地隐藏加密信息(加密齿型的“密钥”)。与无法回收的加密材料相比，采用可回收热固性加密技术的加密策略将显著提高昂贵加密材料的使用效率，符合可持续发展的需求。
图5加密设计与演示
图6 回收热固性材料的加密设计与演示
小结：作者通过一锅法制造了一系列具有由环硼氧烷键和氢键交联的可逆网络集成的AOP热固性材料。独特的网络结构赋予所获得的热固性材料可调节的机械性能、自愈能力、热致形状记忆和可回收性。将2D加密信息与形状记忆热固性材料的3D形状变形相结合，设计了一种新的可重复双重加密策略，可以实现在水中的逐步解密和自擦除。回收的热固性塑料也可用于设计加密设备，并且仍然表现出出色的加密性能。该策略为高级双加密平台开辟了智能前景。
全文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202205177
来源：高分子科学前沿
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