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  由于環(huán)境問題和氣候問題的日益加劇，來自陽(yáng)光的紫外線輻照及其防護(hù)越來越受到人們的關(guān)注。長(zhǎng)期暴露于陽(yáng)光下會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響，如引起眼部疾病、皮膚衰老、紅斑曬傷甚至增大罹患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。目前，對(duì)于陽(yáng)光紫外線輻照的防護(hù)方法主要是基于防曬霜和防紫外線服飾，雖然可以提供足夠的紫外線輻射防護(hù)，但防曬霜每隔2-3 小時(shí)需要重新涂抹，導(dǎo)致產(chǎn)品使用的便捷性降低。而防紫外線服裝在夏天的穿著舒適度較差。此外，上述防護(hù)方法無法為用戶提供紫外線輻照劑量或閾值的信息。而目前采用的具有光致發(fā)光特性的有機(jī)材料，盡管能夠靈敏地指示特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)，但同樣無法監(jiān)測(cè)紫外線輻照閾值。因此，設(shè)計(jì)可精確監(jiān)測(cè)皮膚所需紫外線輻照閾值的柔性可穿戴設(shè)備對(duì)于實(shí)現(xiàn)安全有效的皮膚健康管理至關(guān)重要。

  在前期研究中，鐘齊教授團(tuán)隊(duì)利用g-C₃N₄對(duì)染料的降解量與紫外線輻照劑量呈線性關(guān)系的特性，成功制備了可對(duì)紫外線輻照劑量進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)的復(fù)合水凝膠。在此基礎(chǔ)上，鐘齊教授團(tuán)隊(duì)以提高g-C₃N₄的光催化降解性能和優(yōu)化可穿戴性為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了比表面積更高、具有自黏附特性的復(fù)合納米凝膠體系。制備獲得的復(fù)合納米凝膠，不僅具有更優(yōu)異的紫外光吸收性能（圖1），且對(duì)不同類型染料（ABY-6G、MB和NR）的光催化降解過程與紫外線輻照劑量呈線性關(guān)系（圖2）。其穩(wěn)定的光褪色過程和差異化的光催化降解速率可分別用于指示三種不同紫外線輻照閾值：皮膚合成維生素D、引起皮膚紅斑和增大罹患皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)所需的紫外線輻照劑量。由于納米凝膠中的溫敏聚合物組分玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，因此在室溫下具有一定的黏性，可自黏附于皮膚表面。

圖1.g-C₃N₄納米片（黑色曲線）、純納米凝膠（藍(lán)色曲線）和復(fù)合納米凝膠（紅色曲線）在200-400 nm波長(zhǎng)范圍的紫外-可見吸收譜圖。

圖2. （a）復(fù)合納米凝膠吸附ABY-6G（橙色曲線）、MB（藍(lán)色曲線）和NR（紅色曲線）后在氙燈照射下的K/S值變化曲線。（b）相應(yīng)的褪色過程照片。

  受《搗練圖》中唐朝服飾和妝容特色的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了兩種自黏附、可涂繪的紋身貼用于指示三種不同紫外線輻照閾值（圖3）。紫外線輻照指示紋身貼的黏附效果優(yōu)異，無論是日�；顒�(dòng)，還是劇烈運(yùn)動(dòng)（如跳遠(yuǎn)），均不會(huì)受到影響，且在使用后利用濕巾即可擦除（圖4）。

圖3. 兩種自黏附、可涂繪的紫外線輻照指示紋身貼的光褪色過程和所需紫外線輻照時(shí)長(zhǎng)及劑量（（a）：氙燈照射；（b）室外實(shí)測(cè)：29 °C，光照強(qiáng)度：764.3 W m^-2）。

圖4. 紫外線輻照指示紋身貼的裝身效果展示。

  該可涂繪型紋身貼能夠同時(shí)滿足指示紫外線輻照閾值的技術(shù)要求和穿戴者對(duì)美學(xué)表達(dá)的藝術(shù)需求，具備良好的應(yīng)用價(jià)值（圖5）。

圖5. 基于復(fù)合納米凝膠的可涂繪型紋身貼的應(yīng)用示意圖。

  相關(guān)研究成果以“Hybrid Nanogels-based Printable Tattoos Inspired by Lady Costume from Tang Dynasty for Monitoring Solar Ultraviolet Radiation”為題，發(fā)表于Advanced Optical Materials（DOI: org/10.1002/adom.202202248）。

  論文的第一作者為浙江理工大學(xué)博士研究生胡能，通訊作者為鐘齊教授，共同通訊作者為浙江理工大學(xué)蔡欣副教授和西北工業(yè)大學(xué)王維佳副教授。該課題研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目批注號(hào)：52173087，51403186和51611130312）資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202202248