中國科大創製可穿戴新設備　可用於火災等極端環境成像傳感

（香港文匯網記者 趙臣 合肥報道）光學成像作為人類拓展視覺感知的重要手段，其材料或體系的關鍵挑戰是如何在複雜干擾與劇烈形變下，仍能實現穩定、高對比度的信息捕獲。近日，中國科學技術大學莊濤濤教授團隊提出了一種基於共價鍵合手性發光材料的圓偏振光學傳感器，可在大幅形變下保持高發光不對稱性，並成功應用於火災等極端環境下的成像傳感。相關成果以「Covalent-bonding chiroptical network structures for circular polarization differential imaging」為題發表在國際知名學術期刊《自然·通訊》（NatureCommunications 2025, 16,10644）上。

在濃煙、強光、複雜背景干擾等極端環境中，傳統光學成像技術（如強度成像、光譜成像及紅外熱成像）常因信息維度單一，導致識別率下降、目標隱匿的困境。據介紹，偏振作為光的重要屬性，能夠提供強度與波長之外的深層信息。其中，圓偏振光在傳播過程中具備特定的旋轉方向和優異的保偏性，為突破複雜環境成像瓶頸提供可能。然而，如何實現圓偏振發光材料在承受大幅機械形變時仍保持高圓偏振信號，是實現柔性可穿戴圓偏振成像的重要挑戰。

為解決這一難題，中國科大研究團隊提出了一種共價交聯策略，將手性液晶彈性體作為光學螺旋調製器，與嵌入聚合物基質的高效無機發光結構相結合，製備了一系列可拉伸手性發光材料。該類材料的發光不對稱因子高達1.31，且在80%的形變下（成年人關節最大形變率為50-70%）仍能保持10-1量級的發光不對稱性。基於此，研究團隊創製了可穿戴圓偏振光學傳感器，並創新性地開發了「圓偏振差分成像」技術。該設計可顯著提升目標與背景的對比度，在複雜的火災場景中，成功實現對圓偏振信號的精準、穩定識別，其成像效果優於傳統熱成像與光強度成像技術。

該研究不僅為開發適應極端環境的可穿戴成像系統提供新材料與新方法，也為偏振光學在智能傳感、救援監測等領域的應用開闢了新路徑。