在信息爆炸的時代，如何守護(hù)秘密？傳統(tǒng)加密技術(shù)如同刻在石板上的文字，一旦成型便難以更改，且易被窺探復(fù)制。無論是依賴單一紫外光變色的“一次性”密碼，還是靜態(tài)的熱敏圖案，都難以滿足動態(tài)、高安全、可穿戴場景的需求。受中國古老活字印刷的“模塊重組”智慧與自然界變色龍“光熱協(xié)同變色”奧秘的啟發(fā)，上海工程技術(shù)大學(xué)宋仕強(qiáng)團(tuán)隊融合前沿材料科技，成功研發(fā)出一種新穎的“光熱雙模態(tài)柔性聚合物陣列”，為信息加密領(lǐng)域樹立了新的范式，實現(xiàn)了時空可編程的多級動態(tài)加密。這項突破，讓加密信息不僅能“瞬間變色”，還能“隨時間推移逐步顯現(xiàn)”，更能像活字一樣“現(xiàn)場重置”，甚至如皮膚般“柔性貼身”守護(hù)。
圖1. 動態(tài)多級加密系統(tǒng)的設(shè)計原則
這種材料的創(chuàng)新之處在于光瞬變與熱時移的解密藝術(shù)，通過復(fù)刻了活字印刷的模塊化和變色龍的多層次響應(yīng)。“變色龍之膚”-紫外瞬變顯形：每個加密單元的表面，是一層由螺吡喃/螺吡嗪衍生物構(gòu)成的光致變色“皮膚”。當(dāng)特定紫外光照射時，這些分子在不到1.2秒內(nèi)發(fā)生高速開環(huán)反應(yīng)，瞬間從“隱形”狀態(tài)（無色）轉(zhuǎn)變?yōu)轷r艷的紅色或藍(lán)色，裸眼即可讀取預(yù)設(shè)的圖案或密碼（如“027”）。更巧妙的是，其褪色時間可在40至70秒內(nèi)精準(zhǔn)調(diào)控，信息猶如設(shè)置了“定時自毀”，特別適合瞬時密鑰傳遞。經(jīng)過50次嚴(yán)苛的循環(huán)測試，其性能依然穩(wěn)定可靠；“活字之芯”-紅外時序解密：單元的核心則是一個垂直取向液態(tài)金屬（LM）/MXene納米復(fù)合材料導(dǎo)熱棒。研究團(tuán)隊通過“卷對卷”固化工藝，構(gòu)建出類似“磚塊與砂漿”般緊密互鎖的垂直微結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計充分發(fā)揮了液態(tài)金屬和MXene二維納米片的高導(dǎo)熱本性和優(yōu)勢，形成了高效的垂直熱通道，實現(xiàn)了高面外熱導(dǎo)率（5.56 W·m-1·K-1），遠(yuǎn)超傳統(tǒng)混合材料。關(guān)鍵在于，不同模塊的熱導(dǎo)率可以被精確設(shè)計在0.16至5.56 W·m-1·K-1的寬范圍內(nèi)。在均勻加熱環(huán)境下，高導(dǎo)熱模塊（如熱導(dǎo)率5.56的“熱字塊”）升溫快、降溫也快，而低導(dǎo)熱模塊（如熱導(dǎo)率0.16的“冷字塊”）則響應(yīng)遲緩。這種差異在紅外熱像儀下，會形成隨時間推移而動態(tài)演變的溫度圖譜：初始可能顯示密碼“358”，隨著加熱持續(xù)，特定排列的高低導(dǎo)熱模塊組合會逐步解碼出二進(jìn)制密碼（如“00010→2”）或更復(fù)雜的序列（如“2769”）。時間成為了解鎖深層秘密的“第四維度密鑰”，靜態(tài)復(fù)制對此完全失效。
圖2. 動態(tài)多級加密單元的構(gòu)建
該材料將活字印刷的“可重構(gòu)性”與生命體（變色龍）的“自適應(yīng)能力”，通過材料科技完美融合，實現(xiàn)了三大功能性突破。首先，“活字”重生，密碼實時重置： 這是對靜態(tài)加密的顛覆。整個加密陣列由獨立的模塊單元組成，如同一個個“智能活字”。用戶無需重新設(shè)計或制造材料，只需像古代排版工人一樣，在現(xiàn)場物理地重新排列這些模塊的位置，即可在瞬息之間更新加密信息。這賦予了信息保護(hù)前所未有的動態(tài)可重構(gòu)性，使“一次設(shè)計，無限更新”成為現(xiàn)實，徹底克服了傳統(tǒng)加密的僵化性；其次，時空分離，多層防御： 光（UV）與熱（IR）兩種刺激模式在空間（不同材料層）和時間（瞬時 vs. 時序）上天然解耦。信息被分層存儲、獨立或協(xié)同顯現(xiàn)。攻擊者即使破解了紫外下的“表象”（可能是誘餌），也難以窺探或復(fù)制隨時間演變的紅外深層密碼，更無法預(yù)知模塊重組后的新密鑰，安全性實現(xiàn)幾何級提升；最后，柔性“皮膚”，貼身守護(hù)： 整個系統(tǒng)構(gòu)建在柔韌、生物相容性優(yōu)異的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上。加密陣列可以承受彎曲、扭曲，甚至無縫貼合在人體皮膚、衣物等復(fù)雜曲面上。這為信息加密打開了可穿戴應(yīng)用的大門，未來可集成于智能手表帶、健康監(jiān)測貼片、甚至保密軍服中，安全地守護(hù)如心率、體溫、位置等敏感生物或機(jī)密數(shù)據(jù)，確保隱私在移動中無虞。這種光熱雙模態(tài)動態(tài)加密系統(tǒng)，成功演示了從“027”（UV瞬顯）到“358”（IR初階）再到“2769”（IR時序/二進(jìn)制解碼）的多級安全邏輯，在動態(tài)機(jī)密傳輸、智能可穿戴安全等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的潛在應(yīng)用前景。
圖3. 動態(tài)多級加密系統(tǒng)的光瞬變與熱時移解密
圖4. 動態(tài)多級加密系統(tǒng)的應(yīng)用
上海工程技術(shù)大學(xué)高分子系2022級研究生安新妍為論文第一作者。上海工程技術(shù)大學(xué)高分子系宋仕強(qiáng)副教授為通訊作者，江南大學(xué)馬丕明教授與南方醫(yī)科大學(xué)侯鴻浩教授為共同通訊作者，合作者還包括上海交通大學(xué)張勇教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金和上海市自然科學(xué)基金面上項目的資助支持。
論文信息：
Movable-type Printing and Chameleon-Inspired Photothermal Bimodal Flexible Polymer Arrays for Spatiotemporally Programmable Multilevel Encryption
Xinyan An, Shiqiang Song*, Weizhen Li, Zhenlin Jiang, Xin Fan, Piming Ma*, Honghao Hou*, Yong Zhang
Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.202514525
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202514525
