在二維碼設計中加入聚合物水凝膠，可以為機密信息加上“雙重鎖”
發布時間 :2022-03-07
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為了防止數據洩露和僞造，開發高度安全但簡單且廉價的加密技術無疑具有挑戰性。在《Angewandte Chemie》雜志上，一個研究小組介紹了一種基于熱響應聚合物水凝膠的“雙鎖”，該水凝膠對信息進行加密，以便隻能在特定的溫度和時間窗口讀取信息。
除了數字加密方法外，物理方法也起着重要作用。它們的解碼通常基于外部刺激，如光或熱。多重刺激提供了更高的安全性，但會使讀取數據變得繁瑣和複雜。中山大學（中國廣州）的鄭志坤、陳旭東和劉偉領導的團隊表示：“時域的加入大大提高了實現安全性和簡單性統一的機會。我們受到面包烘焙的啟發：隻有烘焙溫度不過低或過高，烘焙時間不太短或過長，才能制作出美味的面包。”
在他們的新型“雙重加密系統”中，他們使用熱響應聚合物水凝膠交聯鍊分子，并在其“間隙”中加入水。高于或低于特定溫度時，透明凝膠由于部分分解而變得不透明。LCST和UCST凝膠分别具有較低或較高的臨界溶液溫度。相保留和臨界溫度可以通過聚合物水凝膠主鍊中–CO–NH2基團的含量來控制。交聯密度決定相變速率。
作為鎖定标簽的一個例子，該團隊使用透明的丙烯酸闆，上面有二維碼圖案的凹槽。将三種不同的凝膠放入圖案的特定區域：一種UCST凝膠的相變溫度約為40°C，兩種LCST凝膠的相變溫度為33°C（一種具有快速相變，另一種具有緩慢相變）。低于20°C時，UCST凝膠不透明，但高度收縮。圖案變形，無法辨認。在20到33°C之間，它膨脹，由這種凝膠形成的代碼部分變得可讀。代碼的第二部分由“快速”LCST凝膠形成，仍然無法讀取。隻有加熱到33°C以上，兩種LCST凝膠才會不透明。現在時機開始發揮作用：隻有“快速”LCST凝膠的圖案具有正确的第二部分信息。在37°C下，大約半分鐘後，它變得可讀，并且可以讀取完整的代碼。然而，短短三分鐘後，“緩慢”的LCST凝膠變得不透明，并添加虛假信息，使代碼無法讀取。高于40°C時，兩種LCST凝膠同時不透明。此外，UCST凝膠變得透明且不可讀。
隻有在已知特定溫度和時間窗口的情況下，才能對這種加密進行解碼。在這個例子中，解碼的熱源可以是紅外線燈、水浴、吹風機，甚至是人體。如果密封以防止水分蒸發，這些廉價标簽理論上适合長期使用。
