超硬材料网

       近日，郑州大学物理学院在金刚石基柔性物理不可克隆函数方面取得重要进展，相关结果以题为“Flexible and Biocompatible Physical UnclonableFunction Anti-Counterfeiting Label”的论文发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上。郑州大学物理学院硕士生胡宴伟和中国工程物理研究院成都微太中心张泰平教授为共同第一作者，物理学院刘凯凯副教授、董林教授和单崇新教授为通讯作者。
       物理不可克隆函数（PUF）是指利用物质内在的物理构造来对其进行唯一性标识，输入任意激励都会输出一个唯一且不可预测的响应的技术，近年来已经发展成为一种可靠的认证和防伪系统。在众多类型的PUF中，光学PUF由于其制备简单、方便、非接触式的读取、响应速度快等优点，得到了人们广泛的关注和研究。然而，大多数光学 PUF是刚性的，不具有良好的生物相容性和柔性，不能应用于表面复杂的产品，限制了其应用。金刚石长期以来作为超硬材料在磨具磨料磨削等领域得到了广泛的应用。但是，除了硬度高之外，金刚石还具有半导体性质优异、生物兼容性好、声学传输速度高、光学透过范围广、传热性能好等优异性质，在半导体光电器件、热传导、光学窗口等领域具有广泛而重要的应用前景。基于此，郑州大学研究人员利用金刚石优异的生物兼容性、较强的Raman信号、良好稳定性好，以及可以大面积旋涂成膜等性质，通过将微纳米金刚石嵌入到蚕丝蛋白膜中制备了柔性PUF防伪标签，实现了在复杂环境中的防伪应用。蚕丝蛋白膜的柔韧性、金刚石良好的稳定性及其随机分布特性保证PUF防伪标签的性能，实现了210000的最大编码能力。细胞毒性分析结果也验证了PUF防伪标签具有良好的生物兼容性。制备的微纳米金刚石基柔性PUF标签为PUF防伪系统提供了更加丰富的使用场景，并为PUF标签在生物防伪领域的应用提供了可能。
       文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202102108

图1. a) 柔性PUF标签的制作流程。b) 水浴退火后得到的柔性PUF标签。c) PUF标签的SEM图像(左)，金刚石和蚕丝蛋白薄膜的拉曼光谱(中)，微金刚石的粒度分布(右)。d)通过拉曼mapping读出PUF标签示意图(左)，对应的二进制编码数字化(中)。

图2. a) PUF标签“刺激-响应-数字化”过程的示意图。b) PUF标签的拉曼图像，像素分别为5×5、50×50、100×100。c) 基于拉曼图谱的二维二进制编码。d) (c)所示PUF的拉曼光谱。

图3. a) 弯折的PUF标签(左)和弯折试验的光学照片(中)，右图为粘贴有PUF标签的聚乙烯材料光学照片。b) 细胞毒性测试结果。c) 在532 nm激光激励下，将PUF标签置于鸡皮肤组织下的示意图。d) 两次测量同一PUF的拉曼图像和对应的二进制码阵列。e) PUF标签唯一性和一致性计算结果。