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作者与机构
本研究的作者包括Xinkai Li, Xiaoyan Qiu, Xin Yang, Peng Zhou, Quanquan Guo, 和Xinxing Zhang。研究团队来自四川大学高分子材料工程国家重点实验室，部分作者还来自德国马克斯·普朗克微结构物理研究所。该研究发表于期刊《Advanced Materials》，发表日期为2024年7月8日。

学术背景
本研究的主要科学领域是材料科学，特别是生物基纤维素材料的多模态熔融加工及其在防伪领域的应用。传统防伪材料，如有机染料分子、稀土掺杂纳米颗粒和半导体量子点，由于其不可降解性和对环境的潜在危害，已引起广泛关注。纤维素作为一种广泛可得且可再生的生物基材料，因其独特的双折射光学特性，被视为传统防伪材料的可持续替代品。然而，纤维素材料在无溶剂条件下的可扩展加工仍面临挑战。本研究旨在通过动态化学修饰策略，实现纤维素材料的多模态熔融加工，从而开发一种环保的防伪材料。

研究流程
研究流程包括以下几个主要步骤：
1. 材料制备：首先，研究团队合成了酯化纤维素（MHPC），并通过热活化的动态共价键锁定策略，构建了具有空间拓扑结构的纤维素网络。具体而言，研究团队将羟丙基纤维素（HPC）与马来酸酐（MA）反应，生成酯化纤维素（MHPC）。随后，通过热活化的动态二硫键交联，将MHPC与天然小分子硫辛酸（LA）进行共聚，形成动态共价交联网络。
2. 材料表征：研究团队通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）、拉曼光谱、X射线衍射（WAXD）和X射线光电子能谱（XPS）等多种技术对材料的微观结构和化学性质进行了详细表征。
3. 多模态熔融加工：研究团队开发了多种熔融加工技术，包括模压、熔融纺丝、直接墨水书写（DIW）和刮刀涂布。通过这些技术，研究团队制备了具有宽色域、自修复效率（94.5%）、可回收性和生物降解性的纤维素材料。
4. 防伪应用：研究团队展示了这些材料在防伪领域的多种应用，包括薄膜、织物、涂层和3D图案。通过偏振光系统，研究团队展示了材料的双折射特性及其在光学加密中的应用。
5. 可持续性评估：研究团队对材料的自修复、可回收和生物降解性能进行了评估。通过土壤埋藏实验，研究团队证明了材料在自然环境中的降解能力。

主要结果
1. 材料结构与性能：研究团队成功合成了具有动态共价交联网络的纤维素材料，并通过多种表征技术验证了其结构。SEM图像显示，酯化纤维素（MHPC）具有平滑的块状形态，而动态交联后的MHPC-LA材料则呈现出均匀的半透明结构。FTIR和NMR光谱证实了酯化和交联反应的成功进行。
2. 多模态加工技术：研究团队开发了多种熔融加工技术，成功制备了具有双折射特性的薄膜、纤维和3D图案。通过偏振光系统，研究团队展示了材料在不同应变下的干涉色变化，证明了其可编程的光学特性。
3. 防伪应用：研究团队展示了这些材料在防伪领域的多种应用。例如，通过编织双折射纤维，研究团队制备了具有光学加密功能的织物。此外，通过切割和拼接预拉伸的薄膜，研究团队设计了具有隐藏信息的3D矩阵，展示了材料在信息加密中的潜力。
4. 可持续性：研究团队证明了材料的自修复、可回收和生物降解性能。自修复实验显示，材料在65°C下2小时内几乎完全修复。土壤埋藏实验显示，材料在100天内几乎完全降解，展示了其良好的环境友好性。

结论
本研究通过动态化学修饰策略，成功开发了一种具有多模态熔融加工能力的双折射纤维素材料。这些材料不仅具有可编程的光学特性，还展示了优异的自修复、可回收和生物降解性能。研究为纤维素材料在防伪领域的应用提供了新的思路，并为可持续防伪材料的发展做出了重要贡献。

研究亮点
1. 创新性加工策略：本研究首次提出了动态共价键锁定策略，成功解决了纤维素材料在无溶剂条件下可扩展加工的难题。
2. 多功能性：材料不仅具有双折射特性，还展示了自修复、可回收和生物降解性能，为可持续防伪材料的设计提供了新的可能性。
3. 广泛的应用前景：研究展示了这些材料在防伪领域的多种应用，包括薄膜、织物、涂层和3D图案，展示了其在光学加密和信息存储中的潜力。

其他有价值的内容
研究团队还开发了多种熔融加工技术，如直接墨水书写（DIW）和刮刀涂布，展示了材料在复杂形状和大面积涂层中的应用潜力。此外，研究团队通过土壤埋藏实验，证明了材料在自然环境中的降解能力，进一步强调了其环境友好性。