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  光致變色智能紡織品能夠感知紫外線并做出顏色反應(yīng)，在信息加密、防偽、防曬服等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用場景。目前，基于細(xì)菌纖維素（BC）的光致變色復(fù)合材料的制備傾向于在BC形成之后的非原位改性，如進(jìn)行物理破碎后減壓過濾和直接化學(xué)改性。然而，非原位改性存在界面結(jié)合較弱、負(fù)載牢度不穩(wěn)定、負(fù)載量低、功能材料分散不均勻，甚至功能層只存在于BC表面的問題，生物安全性低，為細(xì)菌纖維素基光致變色紡織品的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。

  針對上述問題，武漢紡織大學(xué)省部共建國家重點實驗室徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊利用微生物發(fā)酵法，一步獲得結(jié)合牢度和光響應(yīng)效果優(yōu)異的BC基光致變色紡織品（PBC），并展示了這種新型BC基光致變色智能紡織品的應(yīng)用。研究成果以“Scalable, Green, Flexible Photochromic Bacterial Cellulose for Multicolor Switching, Photo-patterning, and Daily Sunlight UV Monitoring”為題發(fā)表在國際期刊Small上。

圖1. PBC的原位微生物發(fā)酵制備流程及應(yīng)用展示

  原位微生物發(fā)酵策略旨在形成BC的同時進(jìn)行原位功能化。利用該策略，BC在培養(yǎng)組裝期間能夠?qū)⒐庵伦兩δ懿牧县?fù)載到三維納米網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)了功能材料的均勻分布、高負(fù)載量和高牢度，最終形成致密的三維光致變色納米網(wǎng)絡(luò)。在紫外線和可見光照射下，發(fā)酵后的PBC能夠在 ON 和 OFF 狀態(tài)之間可逆地迅速切換，顯示出從奶白色到深藍(lán)色的變色循環(huán)�；谌嵝浴⒛途眯院涂珊炅恐苽涞奶攸c，PBC在可調(diào)諧顏色切換系統(tǒng)設(shè)計、光信息化和日光紫外線預(yù)警等智能可穿戴紡織品領(lǐng)域顯示出獨特優(yōu)勢。

圖2. PBC的光致變色性能和耐久性能

圖3. PBC在可調(diào)諧顏色切換系統(tǒng)設(shè)計、光信息化和紫外線預(yù)警中的應(yīng)用

  武漢紡織大學(xué)省部共建國家重點實驗室劉可帥教授為該論文通訊作者，團(tuán)隊長期從事功能性纖維材料加工和高性能特種紡織品研究，獲得2022年湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎二等獎一項，2018年湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎一等獎一項，2019年安徽省科學(xué)技術(shù)獎一等獎一項。迄今已在Advanced Functional Materials, Composite Part B, Chemical Engineering Journal, Advanced Science等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表文章40余篇。該工作得到徐衛(wèi)林院士的大力指導(dǎo)以及國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金項目、湖北省科技創(chuàng)新人才計劃課題、湖北省重點研發(fā)計劃課題等經(jīng)費支持。