近日，化工学院卿光焱教授课题组在国际知名期刊《Materials Horizons》上发表了最新研究成果，标题为“Synergistic color-changing and conductive photonic cellulose nanocrystal patches for sweat sensing with biodegradability and biocompatibility”。本研究的第一作者是我校硕士研究生钱艺，卿光焱教授和张福生博士为共同通讯作者，武汉纺织大学为第一通讯单位。《Materials Horizons》是英国皇家化学学会出版的国际学术期刊，致力于报道材料科学领域的前沿研究，2024年影响因子为12.2。
随着可穿戴技术的不断发展，市场对高性能、多功能、可持续性和生物相容性的传感器需求日益增长。纤维素纳米晶体（CNC）光子材料因其独特的可调节结构色、强大的电子传导能力和可再生特性，成为多响应可穿戴设备的优秀候选材料。然而，CNC的自组装过程与传统导电介质的兼容性较差，导致多数CNC衍生化的结构材料难以将响应变色和电传感功能有效整合。
在这项研究中，课题组提出了一种新策略（图1），通过将植酸（PA）添加到CNC/聚乙烯醇（PVA）体系中，成功制备出协同变色的导电光子贴片。PA的引入显著增强了氢键相互作用，使复合膜展现出良好的柔韧性（1.4 MJ·m−3）和导电性（10 mS∙cm−1）。实验表明，该贴片在接触汗液后会逐渐由蓝色、绿色和黄色转变为最终的红色。同时，该系统还表现出选择性和灵敏的电传感功能，并且具备良好的生物相容性、生物降解性和透气性。
图1 光电双信号汗液传感贴片制备示意图
图2 双传感贴片对不同汗液量的光学和电学信号分析
图3 利用双信号汗液贴片对不同体育运动进行实时监测
这款具有光学和电学双重信号的汗液传感贴片（图2），能够在运动期间实时可视化监测汗水的积累量（图3）。此项研究为监测人体代谢物提供了创新的交互策略，为可穿戴健康传感设备的设计开辟了新的视角，同时极大地拓展了基于CNC的光子材料在医学相关领域的应用前景。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4MH01148A
