近年来，随着可穿戴设备和智能纺织品的快速发展，如何在柔性材料中同时实现温度监测、热管理与生物防护，成为该领域关注的核心问题。然而，现有研究大多侧重单一功能。电学传感虽灵敏但缺乏直观反馈，热致变色材料具备可视化优势却难以实现精准监测，多功能之间往往相互干扰，难以协同工作。

  针对上述问题，南京林业大学国际林化与材料创新中心木质纤维素功能材料院士团队喻照川博士、刘超博士等，提出了一种基于纤维素非织造材料的Janus双层结构设计，实现了电学与光学双模温度响应，并进一步拓展至热管理与生物防护等多功能集成（Scheme 1）。

  该研究以“Dual-Mode Thermo-Responsive Janus Cellulosic Textiles for Visual Sensing, Adaptive Thermal Regulation, and Synergistic Bio-Protection”为题发表在《Advanced Functional Materials》（2026, DOI: 10.1002/adfm.202532079），喻照川、刘超博士为共同第一作者，邓超博士与肖惠宁教授为共同通讯作者。

Scheme 1. Janus双层结构及多功能示意图

  该体系以纤维素无纺布（CNWs）为柔性基底，在其正反两侧分别构建不同功能层：一侧为MXene/PEDOT:PSS/CMC-Na热敏导电网络（MPC层），可将温度变化转化为连续、可量化的电信号；另一侧为热致变色微胶囊层（TCMs），通过温度触发颜色变化，实现无需仪器的直观可视反馈。两者空间分离、机制互补，在同一材料中构建出双通道温度响应体系（图1）。研究表明，该材料在20-75 ℃范围内表现出稳定的负温度系数响应，灵敏度最高可达0.018 ℃^-1，响应/恢复时间分别为1.46 s和0.88 s，且在循环测试和长期使用条件下均保持良好稳定性（图2）。同时，热致变色层在约35 ℃以上逐渐由浅色转变为深蓝色，具有约1 ℃的可视分辨能力，实现了温度变化的直观识别（图3）。进一步研究发现，该Janus结构不仅实现了“双模输出”，还在复杂穿戴环境下表现出显著优势。在高湿度、汗液及外界压力等干扰条件下，电学信号容易产生漂移，而光学信号基本不受影响；通过两种信号的相互校准，可显著提升温度监测的可靠性与抗干扰能力（图4）。此外，MXene层的引入还赋予材料优异的热传导与光热转换能力。在近红外照射下，材料表面温度可迅速升高至约90 ℃，并实现超过99.99%的高效抗菌性能（图5）。机理研究表明，其抗菌作用主要来源于光热效应，而非光动力过程。同时，该材料在保持较高透气性（>500 mm s^-1）和柔软性的前提下，仍具备良好的耐弯折、耐洗涤及长期稳定性，满足实际穿戴需求（图6）。

图1. 材料构筑与Janus结构特性

图2. 纤维素基Janus智能织物的电学温度传感性能

图3 . 纤维素基Janus智能织物的热致变色性能

图5. 纤维素基Janus智能织物的光热抗菌性能与细胞毒性

图6 . 纤维素基Janus智能织物的健康监测和热管理应用

  总体来看，该研究通过Janus结构设计，将“连续监测—热调控—抗菌防护”有机融合于同一纤维素基柔性材料体系中。不同功能之间不再相互制约，而是通过空间分离与机制协同实现稳定耦合。这不仅为智能可穿戴温度传感材料提供了一种更可靠的实现路径，也为多功能纺织品的结构设计提供了新的思路，在健康监测、个体防护及智能纺织领域具有良好的应用前景。

  该工作是团队近期关于纤维素基智能可穿戴材料研究的重要进展之一。可穿戴材料在使用过程中不可避免地与人体直接或间接接触，这使得生物安全问题成为实际应用中的关键挑战。此外，如何在保持纺织品固有柔软性、透气性和孔隙率的同时，实现其抗菌、防护及智能响应等多功能集成，也是一项持续的科学难题。为此，研究团队在过去数年中围绕纤维素基可穿戴功能材料开展了系统性研究：

  该团队通过胍基聚合物与氨基糖苷类抗生素成功开发出兼具抗菌与抗病毒活性的可穿戴纺织品（J. Adv. Res. 2022, 39, 147; J. Hazard. Mater. 2022, 424, 127391），并系统揭示了抗菌活性与抗菌剂结构、含量之间的关系。在此基础上，团队进一步利用具有优异导电性与机械性能的二维材料MXene，构建出具备热管理、电磁干扰屏蔽及抗菌性能的柔性纺织材料（J Mater. Chem. A 2022, 10, 17452; Int. J. Biol. Macromol. 2024, 266, 131080）。此外，团队还提出了MXene全值化利用策略，通过Zn²⁺插层与油墨化处理实现MXene的可印刷加工，制备出高灵敏度智能压力传感器及多功能防护材料（Adv. Funct. Mater. 2024, 2402707），为可穿戴设备提供了新的材料平台。进一步地，团队发展了可实现细菌检测与杀灭双功能的纤维素基智能纺织体系（Adv. Funct. Mater. 2025, e20327; Chem. Eng. J. 2023, 473, 145492; J. Bioresour. Bioprod. 2025, 10(3), 373），并在多功能MXene/纤维素复合体系方面取得系列成果（J. Colloid Interface Sci. 2024, 679, 510; Adv. Colloid Interface Sci. 2025, 346, 103658），为新一代智能可穿戴材料的设计与应用提供了新的理论基础与技术支撑。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202532079