近日，广东工业大学轻工化工学院教授陈旭东/汪成、副教授钟世龙团队基于聚合物基褶皱结构，提出了一种角度复用光学加密策略，有效突破了高安全等级衍射防伪标签在信息容量、通道独立性和环境稳定性方面的瓶颈。相关成果分别发表于《先进材料》和《自然-通讯》。

相关研究示意图。研究团队供图

传统衍射防伪标签通常依赖单一微纳结构和单一显示通道，信息容量有限，且结构设计规律一旦被破解，仍存在被仿制和破解的风险；此外，标签在高温、高湿或复杂基底环境下的稳定性也制约了实际应用。

针对这些问题，研究团队以光敏聚氨酯（Pho-PU）薄膜为材料体系，通过分子结构设计、光诱导应力调控和溶剂显影放大，在透明薄膜表面构筑了高度有序的周期性褶皱结构，并利用其一阶衍射对方位角的高度敏感性，将不同取向的光栅单元作为独立光学通道，实现了双通道、四通道及八通道角度可切换的独立衍射图像。

具体而言，研究团队采用365 nm紫外光选择性照射Pho-PU薄膜，诱导曝光区域内的1,4-二氢吡啶转化为2,6-二甲基吡啶结构，并与主链仲胺基团形成氢键，产生局域内应力，驱动表面发生初始屈曲变形；随后经乙腈显影放大，形成周期和取向均可精确调控的表面浮雕光栅。研究发现，当样品方位角旋转至约12°时，一阶衍射信号趋于消失，从而使得不同取向的光栅能够作为彼此独立的通道。

基于该机制，团队分别构建了双通道、四通道及八通道角度可切换独立衍射图像。实验结果显示，八通道体系在缺少正确密钥时，随机猜测的误识别率不低于99.04%；八幅衍射图像的信噪比均大于30，对比度均超过1，满足ISO/IEC 15415条码质量标准Grade C要求。此外，该防伪标签可贴附于玻璃、陶瓷、PET及金属等多种基底，并在85°C、85%相对湿度条件下保持良好的尺寸稳定性和光学性能，有效防止因形变导致的验证功能失效。

该研究将聚氨酯材料的可加工性、光敏单元的应力响应特性、微纳屈曲结构的衍射特性及角度复用编码策略融为一体，构建了从材料设计到多通道光学加密器件的完整技术链条，为高容量、高安全等级的聚合物基衍射防伪标签制备提供了可行路径。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.74145

https://doi.org/10.1038/s41467-024-50069-7