五邑大学先进功能材料团队莫宗文《ACS AMI》：光致变色金属-有机框架实现无墨可擦除的高分辨印刷

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无墨可擦印刷作为一种新型打印技术，因其不需要打印油墨、低能耗、打印纸可重复使用等优点而受到广泛关注。虽然有不少的光致变色材料用于无墨可擦印刷，但其光致变色寿命短以及印刷字体和背景的对比度差极大限制了在实际中的应用。因此，寻找一种具有显著且可逆的颜色变化以及适当的光致变色寿命的无墨印刷材料仍是一个巨大的挑战。
近期，五邑大学先进功能材料团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了题为“Photochromic Metal−Organic Framework for High-Resolution Inkless and Erasable Printing”的论文。本论文以缺电子的萘酰亚胺四羧酸类配体与钙离子合成了一例具有可逆光致变色的新型金属−有机框架(MOF)。该结构独特的三维网络框架和金属离子的轨道内无单电子有效的阻碍了配体与金属节点之间以及配体和配体之间的电子转移，有利于延长光致变色的颜色寿命，非常适合作为无墨可擦除印刷材料。 
图1 (a) MOF的框架结构; (b) 不同光照时间下MOF的紫外-可见光谱; (c) MOF光照前后的EPR光谱。 将MOF研磨成细粉并在乙醇中超声30 min，均匀的涂在纤维素滤纸表面，在室温空气中干燥后得到MOF涂层纸。印刷内容是通过模板控制光的入射，在紫外线/可见光下照射约60 s后，将模板从涂层纸表面取出，就可以得到不同的印刷图片（花、蝴蝶、熊猫）。值得注意的是，随着时间的推移，尽管打印的内容逐渐变得模糊，但在72小时内仍旧保持清晰可读，并在5天后完全消失，可以用于下一轮打印。重复打印内容没有明显变化，表明该MOF涂层纸在无墨和可擦除印刷应用中具有良好的可重用性。 
图2 (a) MOF涂层纸制备的示意图; (b) 不同的印刷图案; (c) 印刷内容的褪色时间及循环测试。 虽然通过无墨可擦印刷可以实现简单的图像打印，但对于一些复杂的日常使用文本打印，这仍然是一个巨大的挑战。这主要是由于文本通常以相对较小的字体打印，且由于背景和印刷颜色之间的对比度较低，所印刷得到的文本无法满足清晰阅读的需求。分辨率实验表明，即使打印不同宽度的直线，所得到的图案中的线条均可以清晰分辨。因此，为了进一步研究MOF涂布纸在无墨可擦印刷的实用性，在MOF涂布纸上打印了一段文字，打印的文本和背景之间的颜色对比度仍然足以进行正常阅读。（a） 

（b） 

图3 (a) MOF涂层纸打印文本的图片; (b) MOF涂层纸的机械性能测试。 这项工作不仅实现了高分辨打印图片和文字，而且可能会促进新的光致变色材料作为无墨印刷材料的新发展。 论文第一作者为五邑大学生物科技与大健康学院硕士生李文斌，论文通讯作者为五邑大学生物科技与大健康学院莫宗文。五邑大学生物科技与大健康学院为论文第一完成单位，该研究得到了国家自然科学基金的资助支持。

原文链接

https://doi.org/10.1021/acsami.1c23512

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