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  隨著全球氣候變暖和臭氧層空洞的產生，人類在日常活動中遭受紫外線過度輻射進而引發皮膚曬傷、衰老，甚至引發皮膚癌的風險日益增加。雖然目前人們可以通過各類防護方式（穿著防曬服、佩戴太陽鏡），有效地降低過度紫外線輻射的風險，但是仍然無法有效地獲知日常生產和生活中所遭受的紫外輻照劑量，以便更合理地規劃行程和生活。目前雖然已有用于測量陽光紫外輻射的設備報道，但普遍制備復雜、不易攜帶、無法快速監測。因此，如果能夠實現制備簡單、可直觀監測陽光紫外輻射劑量的健康手環是目前亟待解決的一大難題。

  在前期研究中，鐘齊副教授團隊將光催化劑（g-C₃N₄）、丙烯酸酯類（MEO₂MA、OEGMA₃₀₀）溫敏聚合物與海藻酸鈣結合制備了具有互穿網絡結構（IPN）的復合水凝膠。利用溫敏聚合物在高溫下發生相轉變收縮，在復合水凝膠中產生的孔隙結構，實現了染料的快速吸附，并且隨著溫度升高，其吸附性能具有極大程度的提升。借助g-C₃N₄在可見光照射下產生自由基可降解染料的特性，實現了吸附染料的快速降解。相關研究成果已發表于ACS Applied Polymer Materials（ACS Appl. Poly. Mater. 2020, 2, 3674-3684）。

圖1：海藻酸鈣/P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN復合水凝膠（紅色）和純g-C₃N₄納米顆粒在不同溶液溫度下（a: 30 °C, b: 35 °C, c: 40 °C和d: 45 °C）去除染料亞甲基藍的性能示意圖。

  在前期研究工作的基礎上，針對目前陽光紫外輻射監測設備所存在的問題，鐘齊副教授團隊利用在紫外輻射下，g-C₃N₄的染料降解量與紫外輻射劑量呈線性關系的特性。利用g-C₃N₄、丙烯酰胺類（NIPAM）、丙烯酸酯類（OEGMA₃₀₀）溫敏聚合物與海藻酸鈣制備了海藻酸鈣/P(NIPAM-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN復合水凝膠，并通過吸附染料，實現了IPN復合水凝膠的染色。借助g-C₃N₄光降解下染料的褪色程度，實現紫外輻射劑量的直觀監測。

表1. 吸附不同濃度染料的海藻酸鈣/P(NIPAM-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN復合水凝膠借助光降解褪色所需的時長和對應的輻射劑量。

  憑借此優勢，結合復合水凝膠良好的柔性，團隊制備獲得了IPN復合水凝膠基健康手環，實現紫外監測設備優異的可穿戴性。相關研究成果已發表于ACS Applied Materials & Interfaces（DOI:10.1021/acsami.0c17628）。

圖3：不同陽光輻射條件下（a: 32°C, 636.8 W m^-2 and b: 36°C, 796.0 W m^-2），基于IPN復合水凝膠的健康手環的褪色程度、所需時間和相對應輻射劑量的示意圖。

  論文的第一作者為浙江理工大學碩士生胡能，通訊作者為鐘齊副教授，共同通訊作者為西北工業大學王維佳副教授與嘉興學院譚軍教授。該課題研究獲得了浙江理工大學基本科研業務費專項資金資助（項目批注號：2019Q015），浙江省基礎公益研究計劃（項目批注號：LGG18B060002），國家自然科學基金（項目批注號：51902259）和陜西省自然科學基金（項目批注號：2020JQ-181）資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c17628