随着全球气候变暖和臭氧层空洞的产生，人类在日常活动中遭受紫外线过度辐射进而引发皮肤晒伤、衰老，甚至引发皮肤癌的风险日益增加。虽然目前人们可以通过各类防护方式（穿着防晒服、佩戴太阳镜），有效地降低过度紫外线辐射的风险，但是仍然无法有效地获知日常生产和生活中所遭受的紫外辐照剂量，以便更合理地规划行程和生活。目前虽然已有用于测量阳光紫外辐射的设备报道，但普遍制备复杂、不易携带、无法快速监测。因此，如果能够实现制备简单、可直观监测阳光紫外辐射剂量的健康手环是目前亟待解决的一大难题。

  在前期研究中，钟齐副教授团队将光催化剂（g-C₃N₄）、丙烯酸酯类（MEO₂MA、OEGMA₃₀₀）温敏聚合物与海藻酸钙结合制备了具有互穿网络结构（IPN）的复合水凝胶。利用温敏聚合物在高温下发生相转变收缩，在复合水凝胶中产生的孔隙结构，实现了染料的快速吸附，并且随着温度升高，其吸附性能具有极大程度的提升。借助g-C₃N₄在可见光照射下产生自由基可降解染料的特性，实现了吸附染料的快速降解。相关研究成果已发表于ACS Applied Polymer Materials（ACS Appl. Poly. Mater. 2020, 2, 3674-3684）。

图1：海藻酸钙/P(MEO₂MA-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN复合水凝胶（红色）和纯g-C₃N₄纳米颗粒在不同溶液温度下（a: 30 °C, b: 35 °C, c: 40 °C和d: 45 °C）去除染料亚甲基蓝的性能示意图。

  在前期研究工作的基础上，针对目前阳光紫外辐射监测设备所存在的问题，钟齐副教授团队利用在紫外辐射下，g-C₃N₄的染料降解量与紫外辐射剂量呈线性关系的特性。利用g-C₃N₄、丙烯酰胺类（NIPAM）、丙烯酸酯类（OEGMA₃₀₀）温敏聚合物与海藻酸钙制备了海藻酸钙/P(NIPAM-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN复合水凝胶，并通过吸附染料，实现了IPN复合水凝胶的染色。借助g-C₃N₄光降解下染料的褪色程度，实现紫外辐射剂量的直观监测。

表1. 吸附不同浓度染料的海藻酸钙/P(NIPAM-co-OEGMA₃₀₀)/g-C₃N₄ IPN复合水凝胶借助光降解褪色所需的时长和对应的辐射剂量。

  凭借此优势，结合复合水凝胶良好的柔性，团队制备获得了IPN复合水凝胶基健康手环，实现紫外监测设备优异的可穿戴性。相关研究成果已发表于ACS Applied Materials & Interfaces（DOI:10.1021/acsami.0c17628）。

图3：不同阳光辐射条件下（a: 32°C, 636.8 W m^-2 and b: 36°C, 796.0 W m^-2），基于IPN复合水凝胶的健康手环的褪色程度、所需时间和相对应辐射剂量的示意图。

  论文的第一作者为浙江理工大学硕士生胡能，通讯作者为钟齐副教授，共同通讯作者为西北工业大学王维佳副教授与嘉兴学院谭军教授。该课题研究获得了浙江理工大学基本科研业务费专项资金资助（项目批注号：2019Q015），浙江省基础公益研究计划（项目批注号：LGG18B060002），国家自然科学基金（项目批注号：51902259）和陕西省自然科学基金（项目批注号：2020JQ-181）资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c17628