【摘 要】
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传统光学防伪材料通常受限于单一的静态加密与认证模式,导致信息存储的安全性面临风险。具有优异机械性能的水凝胶材料在柔性与动态记忆防伪领域展现出巨大潜力。硅纳米材料作为光学防伪材料的研究热点,具有优异的光学特性和表面易修饰性。因此,本文立足于构建新型功能硅基复合水凝胶体系,将硅纳米材料的多功能光学特性（如:室温磷光、紫外响应型荧光）与水凝胶优异的机械性能（如:自修复、弹性应变）相结合,探索其在时间和空
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传统光学防伪材料通常受限于单一的静态加密与认证模式,导致信息存储的安全性面临风险。具有优异机械性能的水凝胶材料在柔性与动态记忆防伪领域展现出巨大潜力。硅纳米材料作为光学防伪材料的研究热点,具有优异的光学特性和表面易修饰性。因此,本文立足于构建新型功能硅基复合水凝胶体系,将硅纳米材料的多功能光学特性（如:室温磷光、紫外响应型荧光）与水凝胶优异的机械性能（如:自修复、弹性应变）相结合,探索其在时间和空间尺度上的动态信息加密应用。本文研究内容主要概括如下:第一章:简要介绍了近期荧光与磷光材料在防伪领域应用的发展,阐述了硅纳米材料与水凝胶材料的制备策略,及其在防伪领域的研究进展。讨论了硅基复合水凝胶体系的设计思路和应用的可行性。在此基础上,论述了本文的研究意义和研究内容。第二章:通过水热合成法,以有机硅和硼酸为反应前驱体,制备硼酸掺杂的硅纳米颗粒（boric acid-doped silicon nanoparticles,BSiNPs）。进一步将 BSiNPs与聚乙烯醇复合,制备兼具强荧光、长室温磷光和自修复性质的功能硅基复合水凝胶（BSiNPs-Hydrogels）。所制备的BSiNPs-Hydrogels表现出优异的荧光（量子产率:22.4%;荧光寿命:8.26ns）与磷光（裸眼观测磷光持续时间:15 s;磷光寿命:264 ms）特性。此外,该复合体系具备良好的机械性能（可承受弹性应变:～281%;自修复效率:91.5%）。进一步将BSiNPs-Hydrogels作为防伪标签,建立多色动态信息加密模型,即:在空间尺度上,静态蓝色荧光和动态绿色磷光可进行双层信息编码加密;在时间尺度上,防伪标签在磷光动态衰减15 s内,可提供5种以上的时间响应性信息。第三章:在紫外光辐射作用下,制备得到1,8萘二甲酸酐修饰的硅纳米颗粒（1,8-naphthalicanhydride-decorated silicon nanoparticles,NASiNPs）。进一步将NASiNPs与硼酸、聚乙烯醇相复合,得到光响应型硅基复合水凝胶体系（NASiNPs-Hydrogels）。NASiNPs-Hydrogels在连续紫外光照射下表现出蓝色荧光（最大发射波长为:440 nm;寿命:9 ns）红移至绿色荧光（最大发射波长为:525 nm;寿命:14 ns）。此外,NASiNPs-Hydrogels具备优异的力学性能（弹性应变增加至475%）和高效的自修复能力（自修复效率:95%）。进一步将NASiNPs-Hydrogels用于构建动态防伪认证模型。该体系能够在UV辐射下实现基于荧光转换的多种信息图案,提高了光响应性动态防伪的安全性。第四章:对本论文的研究工作进行总结,归纳其创新点及不足之处,进而对未来的研究工作进行展望。综上所述,本文将硅纳米材料与水凝胶体系相复合,构筑兼具优良光学与机械特性的新型硅基复合水凝胶体系,并探索其在具有动态光学形式的信息加密领域中的潜在应用。上述研究工作为推动硅基复合水凝胶材料在动态防伪领域的发展奠定了研究基础。
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