近日，華南師范大學先進光電子研究院周國富教授團隊Laurens T.de Haan研究員在可穿戴式刺激響應性液晶光子傳感器研究方面取得重要進展，相關研究成果發表于國際權威期刊《Advanced Functional Materials》(SCI影響因子：18.808)上，題為“Wearable Optical Sensing of Strain and Humidity: a Patterned Dual-responsive Semi-Interpenetrating Network of a Cholesteric Main-chain Polymer and a Poly(ampholyte)”。課題組碩士研究生石秀儀為論文的第一作者，Laurens T.de Haan研究員為通訊作者，周國富教授及王耀教授為共同通訊作者，華南師范大學為第一完成單位。

隨著科學技術的發展，探索多重刺激響應性的光子傳感器，在現有的體系中引入新的刺激響應性功能或者改善兩種聚合物材料的現有性能，實現更復雜的功能，開發更高水平的應用，擴寬它們在實際應用的范圍，是該研究領域的一個重要趨勢。由于主鏈膽甾型液晶聚合物具有光選擇性反射和彈性性質，在響應性光子器件研究中具有很大優勢，然而由于缺乏介晶側基，難以在此類材料中引入新的響應性。

本工作提出了一種制備雙響應光子傳感器的新策略，即將主鏈膽甾型彈性體和感濕性聚（兩性電解質）相互滲透以組成半互穿網絡，不僅保留了主鏈聚合物的彈性和刺激響應性，還獲得了第二聚合物的響應性。在可見光范圍內，該薄膜在機械應變和水響應下顯示非常高的靈敏性、可逆性和穩定性；在接觸水時，由于聚（兩性電解質）吸水膨脹，彈性體中螺距增大反射顏色發生紅移；而當施加應變時，由于薄膜徑向收縮，螺距減小反射顏色發生藍移；此外，通過在不同溫度下進行局部光聚合可以制備特定色彩鮮艷的響應圖像，并展示了其在人體汗液監測和運動監測中的應用。該技術方法可以進一步擴展到主鏈液晶聚合物與其它響應聚合物的結合，為開發多重刺激響應智能材料提供了新思路。

總之，本研究提出了一個光子傳感器，對機械應變和水具有動態顏色調諧響應。這些傳感器是由一個主鏈CLCE和一個親水性聚(兩性電解質)網絡的連續聚合產生的SIPN產生的，后者是一個正負電荷附著在聚合物鏈上的聚合物。利用CLCE的力致變色特性和聚兩性電解質網絡的吸水/解吸能力，薄膜不僅能在拉伸和釋放時產生顏色變化，而且還能在隨水膨脹而產生體積變化時產生顏色變化。顏色可以在兩步固化過程中形成圖案，以獲得色彩鮮艷的響應圖像與良好的對比度。這些有圖案的傳感器可以直接作為可穿戴設備使用，可以輕松地附著在手腕、手臂等部位，成功地結合了汗液檢測、運動檢測、身體裝飾等功能。

本研究工作得到了國家重點研發計劃、廣東省光信息材料與技術重點實驗室、長江學者獎勵計劃、廣州市科技計劃和“111計劃”等項目的支持。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202104641