由于环境问题和气候问题的日益加剧，来自阳光的紫外线辐照及其防护越来越受到人们的关注。长期暴露于阳光下会对人体健康造成严重影响，如引起眼部疾病、皮肤衰老、红斑晒伤甚至增大罹患皮肤癌的风险。目前，对于阳光紫外线辐照的防护方法主要是基于防晒霜和防紫外线服饰，虽然可以提供足够的紫外线辐射防护，但防晒霜每隔2-3 小时需要重新涂抹，导致产品使用的便捷性降低。而防紫外线服装在夏天的穿着舒适度较差。此外，上述防护方法无法为用户提供紫外线辐照剂量或阈值的信息。而目前采用的具有光致发光特性的有机材料，尽管能够灵敏地指示特定波长的光强，但同样无法监测紫外线辐照阈值。因此，设计可精确监测皮肤所需紫外线辐照阈值的柔性可穿戴设备对于实现安全有效的皮肤健康管理至关重要。
在前期研究中，钟齐教授团队利用g-C3N4对染料的降解量与紫外线辐照剂量呈线性关系的特性，成功制备了可对紫外线辐照剂量进行可视化监测的复合水凝胶。在此基础上，钟齐教授团队以提高g-C3N4的光催化降解性能和优化可穿戴性为出发点，构建了比表面积更高、具有自黏附特性的复合纳米凝胶体系。制备获得的复合纳米凝胶，不仅具有更优异的紫外光吸收性能（图1），且对不同类型染料（ABY-6G、MB和NR）的光催化降解过程与紫外线辐照剂量呈线性关系（图2）。其稳定的光褪色过程和差异化的光催化降解速率可分别用于指示三种不同紫外线辐照阈值：皮肤合成维生素D、引起皮肤红斑和增大罹患皮肤癌风险所需的紫外线辐照剂量。由于纳米凝胶中的温敏聚合物组分玻璃化转变温度较低，因此在室温下具有一定的黏性，可自黏附于皮肤表面。
图1.g-C3N4纳米片（黑色曲线）、纯纳米凝胶（蓝色曲线）和复合纳米凝胶（红色曲线）在200-400 nm波长范围的紫外-可见吸收谱图。
图2. （a）复合纳米凝胶吸附ABY-6G（橙色曲线）、MB（蓝色曲线）和NR（红色曲线）后在氙灯照射下的K/S值变化曲线。（b）相应的褪色过程照片。
受《捣练图》中唐朝服饰和妆容特色的启发，团队设计了两种自黏附、可涂绘的纹身贴用于指示三种不同紫外线辐照阈值（图3）。紫外线辐照指示纹身贴的黏附效果优异，无论是日常活动，还是剧烈运动（如跳远），均不会受到影响，且在使用后利用湿巾即可擦除（图4）。
图3. 两种自黏附、可涂绘的紫外线辐照指示纹身贴的光褪色过程和所需紫外线辐照时长及剂量（（a）：氙灯照射；（b）室外实测：29 °C，光照强度：764.3 W m-2）。
图4. 紫外线辐照指示纹身贴的装身效果展示。
该可涂绘型纹身贴能够同时满足指示紫外线辐照阈值的技术要求和穿戴者对美学表达的艺术需求，具备良好的应用价值（图5）。
图5. 基于复合纳米凝胶的可涂绘型纹身贴的应用示意图。
相关研究成果以“Hybrid Nanogels-based Printable Tattoos Inspired by Lady Costume from Tang Dynasty for Monitoring Solar Ultraviolet Radiation”为题，发表于Advanced Optical Materials（DOI: org/10.1002/adom.202202248）。
论文的第一作者为浙江理工大学博士研究生胡能，通讯作者为钟齐教授，共同通讯作者为浙江理工大学蔡欣副教授和西北工业大学王维佳副教授。该课题研究获得了国家自然科学基金（项目批注号：52173087，51403186和51611130312）资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adom.202202248
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