近日，郭家奇教授团队在《Nature Communications》在线发表了题为Cellulose-based liquid crystal elastomer with tunable mechanochromic Response的研究论文（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72725-w）。我院为第一完成单位，博士研究生郭潞宽和硕士研究生孙璟为共同第一作者。郭家奇教授为主要通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目资助。

随着全球对生态友好型技术的需求日益增长，开发兼具高性能与多功能特性的可持续弹性体材料，已成为材料科学领域的关键研究方向。当前，纤维素基材料的固有刚性限制了其在柔性电子、可穿戴设备等领域的应用拓展，如何通过分子链有序调控实现纤维素材料的弹性化与功能化，成为亟待解决的核心问题。

本研究以羟丙基纤维素（HPC）为基础材料，通过精准调控分子链组装过程，成功构建了具有动态手性向列有序结构的液晶弹性体，有效克服了纤维素材料的固有刚性。研究中利用盐诱导霍夫曼斯特效应，实现了对分子链间氢键网络的可逆调控，从而赋予材料可精准控制的弹性与光学性能：该氢键网络可作为可逆的“软度调节器”，而材料内部嵌入的右手螺旋结构则能产生明亮的刺激响应性结构色，为材料的可视化感知提供了基础。硫酸钠离子通过调节水分子渗透过程，削弱了水分子与 HPC - 聚丙烯酸（PAA）网络间的氢键作用，显著提升了材料的力学稳定性。同时，研究建立了外力、形变率与反射波长之间的线性关联，证实了材料对力学刺激的高灵敏度响应特性，这种实时的力致变色效应可直接通过肉眼观察局部应力分布，为力学监测提供了直观手段。此外，该弹性体还具备优异的自修复性能，60 分钟内可恢复超过 65% 的原始强度，并保持几乎一致的形变性能，大幅提升了材料的使用寿命与可靠性。生物相容性与降解性评估结果显示，该 HPC-PAA 弹性体的细胞存活率超过 90%，表现出良好的生物相容性；同时，材料在自然户外环境中 30 天内即可完全降解，符合可持续材料的发展要求。基于材料独特的动态结构色特性，本研究进一步探索了其在康复训练监测、信息加密等领域的应用潜力：在康复训练场景中，材料可通过颜色变化实时反馈肢体运动的力学状态，为运动指导提供量化依据；在信息加密领域，其力致变色特性为可穿戴安全设备的开发提供了新思路。

综上，本研究基于羟丙基纤维素开发了一种多功能液晶弹性体材料，通过盐诱导氢键调控实现了材料的高性能化与功能化。该材料兼具优异的力学性能、实时力致变色响应、自修复能力、生物相容性与可完全降解性，同时为纤维素基可持续材料的设计提供了可规模化的新路径，有望推动智能生态材料在康复医疗、柔性电子等领域的广泛应用。