Makroporöse Hydrogele für schnelles und reversibles Umschalten zwischen transparenten und strukturell gefärbten Zuständen

Zusammenfassung Kolloidale Kristalle wurden zur Herstellung von stimuli-reaktiven photonischen Materialien verwendet. Hier werden makroporöse Hydrogele durch ein einfaches und reproduzierbares Protokoll entworfen, die schnell und reversibel zwischen hochgradig transparenten und strukturell gefärbten Zuständen wechseln. Die makroporösen Hydrogele werden durch Filmguss von lichtaushärtenden Dispersionsstoffen aus Silica-Partikeln in hydrogelbildenden Harzen hergestellt und durch selektives Entfernen von Silica-Partikeln vorbereitet. Die Silica-Partikel bilden spontan eine nicht dicht gepackte Anordnung aufgrund von abstoßenden Interpartikel-Interaktionen, aus denen nach der Entfernung die regelmäßige Anordnung von Hohlräumen entsteht. Die Hohlräume kollabrieren jedoch zufällig durch Trocknung, verlieren eine langfristige Ordnung und machen die Materialien hochgradig transparent. Wenn die Hydrogele durch Wasser, Ethanol oder die Mischung quellen, wird die regelmäßige Anordnung wiederhergestellt, was brillante Strukturfarben entwickelt. Dieses Umschalten erfolgt in wenigen Sekunden und ist wiederholbar ohne Hysterese. Die resonante Wellenlänge hängt von der Zusammensetzung der Wasser-Ethanol-Mischung ab, wobei der dramatische Wechsel in einkomponentenreichen Mischungen aufgrund der Zusammensetzung des Hydrogel auftritt. Mikropatterns können entworfen werden, um ausgeprägte Bereiche der makroporösen Hydrogele zu haben, die im getrockneten Zustand transparent sind und verschlüsselte Grafiken und einzigartige Reflexionsspektren im nassen Zustand offenbaren. Diese Klasse von lösungsmittel-reaktiven photonischen Hydrogelen ist potenziell nützlich für Alkoholsensoren und benutzerinteraktive Antifälschungsmaterialien.