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Biomimetic Optical Cellulose Nanocrystal Films with Controllable Iridescent Color and Environmental Stimuli-Responsive Chromism

结构着色 彩虹色 材料科学 纳米晶 纳米技术 纤维素 热致变色 聚合物 生物 纳米纤维素 智能材料 液晶 复合材料 光子晶体 化学工程 光电子学 光学 有机化学 化学 考古 工程类 自然(考古学) 物理 历史
作者
Yao-Dong He,Ze-Lian Zhang,Juan Xue,Xiaohui Wang,Fei Song,Xiu‐Li Wang,Li Zhu,Yu‐Zhong Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (6): 5805-5811 被引量:159
标识
DOI:10.1021/acsami.7b18440
摘要

As a wise and profound teacher, nature provides numerous creatures with rich colors to us. To biomimic structural colors in nature as well as color changes responsive to environmental stimuli, there is a long way to go for the development of free-standing photonic films from natural polymers. Herein, a highly flexible, controllably iridescent, and multistimuli-responsive cellulose nanocrystal (CNC) film is prepared by simply introducing a small molecule as both plasticizer and hygroscopic agent. The presence of the additive does not block the self-assembly of CNC in aqueous solution but results in the enhancement of its mechanical toughness, making it possible to obtain free-standing iridescent CNC films with tunable structural colors. In response to environmental humidity and mechanical compression, such films can change structural colors smoothly by modulating their chiral nematic structures. Notably, the chromism is reversible by alternately changing relative humidity between 16 and 98%, mimicking the longhorn beetle Tmesisternus isabellae. This chromic effect enables various applications of the biofilms in colorimetric sensors, anticounterfeiting technology, and decorative coatings.
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