纤维素纳米晶（CNC）拥有来源丰富、良好生物相容性与降解性、高结晶度及高杨氏模量等特性，其在一定浓度下可自组装形成手性向列型液晶结构，表现出独特的光学性能，在防伪、传感以及装饰涂料等领域具有广阔的应用前景。
四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室王玉忠院士团队宋飞教授一直致力于CNC结构色材料的构建和功能化应用研究。针对CNC材料脆性强、柔韧性差等问题，该团队提出了引入带不同电荷的小分子增塑剂、聚合物交联网络等策略，制备了柔性可折叠且对多种环境信号具有传感功能（ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 5805-5811; ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 18484-18491）以及仿变色龙皮肤的可拉伸变色CNC复合膜(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 46710-46718)；针对CNC材料结构色可见性较弱的问题，通过引入具有吸光性的类黑色素分子制备了具有高色度结构色CNC膜，实现了对有机溶剂的定量和选择性检测并利用Hansen溶度参数计算方法揭示了相关机制（Biomacromolecules 2022, 23, 1662-1671）；针对该类光子材料的结构色存在强虹彩效应而导致视觉误差问题，利用CNC与阳离子聚电解质之间的静电作用调控CNC的自组装行为，实现了组装体的长程/短程有序结构向长程无序/短程有序结构的可控转变，获得低角度依赖非虹彩结构色的CNC膜（Composites Part B. 2022, 209, 109456）。近年来，快速可视化检测水溶性化学物质在工业生产、环境及人体健康等方面具有重要意义。然而，CNC的亲水性使得该材料过于水敏感，在潮湿环境或水溶液中结构色发生显著变化，难以用于水环境中的目标物质的可视化检测。针对这一问题，该研究团队提出通过共组装和表面涂层两步法制备了具有乙醇响应功能的疏水性CNC光子传感器，其中柠檬酸作为可用于乙醇响应的CNC共组装相，聚乙烯醇缩丁醛作为表面涂层赋予CNC/柠檬酸共混膜表面疏水性能。通过控制涂层厚度，制备的光子传感器可实现对乙醇/水混合溶液中乙醇的定量分析，并具有良好的耐水性、灵敏性、使用稳定性和可逆性等。该工作提出的两步修饰策略克服了亲水性光子材料受水干扰的局限性，为开发需在水/潮湿环境中应用的新型光子传感器提供了新思路。
该研究工作以“A Surface Diffusion Barrier Strategy toward Water-Resistant Photonic Materials for Accurate Detection of Ethanol”为题发表于ACS Appl. Mater. Interfaces。论文第一作者和通讯作者分别为博士研究生汪子力和宋飞教授，该工作得到国家自然科学基金联合基金（重点项目，U21A2096）等项目的资助。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04995
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