近年来，随着绿色化学和纳米技术的兴起与发展，纤维素纳米晶 (cellulose nanocrystals，CNCs)，一种通过酸水解纤维素得到的特殊的纳米纤维素，凭借其独特的自组装结构和手性光学性能，引起研究人员广泛关注。纤维素纳米晶的水分散液，经过蒸发诱导自组装 (evaporation-induced self-assembly, EISA)可以自发形成手性向列型液晶相，形成固体薄膜，显示出鲜艳的结构色。当向纤维素纳米晶自组装结构内部引入刺激响应单体，在受到外界刺激时，可以改变液晶结构的螺距、折射率或取向，从而引起薄膜表面结构色的改变。然而，大多数基于CNCs的刺激响应材料缺乏能量耗散的非晶相组分，质地较脆，且刺激响应性能单一，这极大地限制了其在显示、传感、光学器件等领域的应用。

近日，烟台先进材料与绿色制造山东省实验室的冯凯等人将纤维素纳米晶与聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）以及少量的赤藓糖醇 (erythritol) 进行共组装后，再进行紫外光固化，得到具有鲜艳结构色的复合涂层 (图1)。PEGDA以及赤藓糖醇的加入向CNCs涂层中引入了柔性共价交联结构，不仅提高了涂层的机械强度，还赋予了该涂层可逆多重刺激响应性能。该CNCs复合涂层可以通过表面颜色的变化快速鉴别相似溶剂，包括同分异构体（正丙醇与异丙醇）、同系物（氯仿与二氯甲烷）以及互溶溶剂含量的鉴别，如四氢呋喃与丙酮中含水量的测定，乙醇中少量甲醇的测定（图2）。同时，该材料具有湿度响应性能，涂层表面结构色随着外界环境的湿度变化 (30%RH-98%RH) 发生改变，透射峰红移最高可达262 nm，实现表面颜色从“青-橙-红-灰”的可逆转换；基于此，涂层表面还实现了刺激响应的防伪加密的功能。

图1. CNCs/PEGDA复合涂层的制备与表征

图2. CNCs/PEGDA复合涂层用于鉴别相似有机溶剂以及有机溶剂中少量的水

以上成果近期以题为“Cellulose Nanocrystals Chiral Nematic Coating with Reversible Multiple-Stimuli-Responsive Coloration”的文章发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，并被选作当期封面论文。烟台先进材料与绿色制造山东省实验室的助理研究员冯凯博士为论文的第一作者，中国科学院兰州化学物理研究所、烟台先进材料与绿色制造山东省实验室的吴杨研究员为本论文的通讯作者，该工作同期也获得中国发明专利一项（ZL 202210384454.8）。以上工作得到了山东省自然科学基金重点专项、国家自然科学基金以及烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院等项目的支持。

图3. 当期封面