在二维码设计中加入聚合物水凝胶,可以为机密信息加上“双重锁”

发布时间 :2022-03-07 浏览次数 : 1656
       为了防止数据泄露和伪造,开发高度安全但简单且廉价的加密技术无疑具有挑战性。在《Angewandte Chemie》杂志上,一个研究小组介绍了一种基于热响应聚合物水凝胶的“双锁”,该水凝胶对信息进行加密,以便只能在特定的温度和时间窗口读取信息。
       除了数字加密方法外,物理方法也起着重要作用。它们的解码通常基于外部刺激,如光或热。多重刺激提供了更高的安全性,但会使读取数据变得繁琐和复杂。中山大学(中国广州)的郑志坤、陈旭东和刘伟领导的团队表示:“时域的加入大大提高了实现安全性和简单性统一的机会。我们受到面包烘焙的启发:只有烘焙温度不过低或过高,烘焙时间不太短或过长,才能制作出美味的面包。”
       在他们的新型“双重加密系统”中,他们使用热响应聚合物水凝胶交联链分子,并在其“间隙”中加入水。高于或低于特定温度时,透明凝胶由于部分分解而变得不透明。LCST和UCST凝胶分别具有较低或较高的临界溶液温度。相保留和临界温度可以通过聚合物水凝胶主链中–CO–NH2基团的含量来控制。交联密度决定相变速率。

       作为锁定标签的一个例子,该团队使用透明的丙烯酸板,上面有二维码图案的凹槽。将三种不同的凝胶放入图案的特定区域:一种UCST凝胶的相变温度约为40°C,两种LCST凝胶的相变温度为33°C(一种具有快速相变,另一种具有缓慢相变)。低于20°C时,UCST凝胶不透明,但高度收缩。图案变形,无法辨认。在20到33°C之间,它膨胀,由这种凝胶形成的代码部分变得可读。代码的第二部分由“快速”LCST凝胶形成,仍然无法读取。只有加热到33°C以上,两种LCST凝胶才会不透明。现在时机开始发挥作用:只有“快速”LCST凝胶的图案具有正确的第二部分信息。在37°C下,大约半分钟后,它变得可读,并且可以读取完整的代码。然而,短短三分钟后,“缓慢”的LCST凝胶变得不透明,并添加虚假信息,使代码无法读取。高于40°C时,两种LCST凝胶同时不透明。此外,UCST凝胶变得透明且不可读。
       只有在已知特定温度和时间窗口的情况下,才能对这种加密进行解码。在这个例子中,解码的热源可以是红外线灯、水浴、吹风机,甚至是人体。如果密封以防止水分蒸发,这些廉价标签理论上适合长期使用。
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