近日，化学与化工学院张福生博士与中国科学院大连化物所卿光焱研究员团队合作，在材料科学领域重要期刊《Accounts of Materials Research》上发表了题为“Matrix-Engineered Cellulose Nanocrystals for Robust and Water-Stable Chiral Photonic Devices”的综述文章。该论文系统阐述了纤维素纳米晶体（CNC）的手性自组装机制、基质工程策略及其在制备稳健耐水手性光子器件中的应用，并对该领域的未来发展进行了展望。武汉纺织大学化学与化工学院为本文的第一通讯单位。
纤维素纳米晶体（CNC）作为一种绿色可再生的纳米材料，具有优异的手性光学性能与结构色效应，在光子晶体、传感器件和光学防伪等领域展现出重要潜力（图1）。然而，其固有的亲水性和力学脆性制约了其在潮湿及力学负载环境下的实际应用。本综述系统梳理了近年来通过基质工程策略提升CNC材料环境稳定性与力学性能的研究进展。
图1 CNC的层次化自组织和潜在应用
研究团队在前期工作中发展了一系列基质调控方法：通过化学交联（如戊二醛交联）制备了兼具强度与耐溶剂性的手性光子薄膜（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021）；利用光聚合技术将柔性聚合物与CNC复合，获得了高拉伸性（应变 >100%）与溶剂稳定性的光子弹性体（Small, 2022）；通过热处理诱导氢键重构，开发出在水中不溶解、可实现干湿可逆转换的光子水凝胶，并成功用于汗液离子传感（Small, 2023）；进一步基于水合诱导的纳米晶域调控，制备出具有超高韧性（>150 MJ·m⁻3）和宽范围机械变色响应的光子水凝胶（Mater. Today, 2025）。这些工作为本综述提供了扎实的实验与理论依据。
文章进一步总结了此类稳定耐水手性光子材料在可穿戴传感、交互式汗液光学贴片、光子水凝胶生物界面、手性荧光防伪及渗透能转换等前沿方向的应用潜力。团队近年研发的协同变色导电光子纤维素传感贴片（Mater. Horiz., 2025）、刺激响应光子纤维（ACS Nano, 2025）及手性荧光防伪标识（Adv. Mater., 2024; Adv. Funct. Mater., 2022）等器件，也展现了该类材料在柔性电子与智能纺织品中的应用前景。
图2 关于手性光子CNC系统的未来展望
该综述在系统评述领域进展的基础上，进一步展望了面向智能光学织物、自适应软光子学、手性分离膜及生物集成器件等方向的材料设计与规模化制备路径（图2）。本研究得到国家自然科学基金及武汉纺织大学博士科研启动费等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1021/accountsmr.5c00253
