科學家在自恢復摩擦/力致發(fā)光研究方面獲進展

2024-05-13 10:00:47來源：蘭州化學物理研究所關鍵詞：摩擦/力致發(fā)光材料閱讀量：1257

導讀：摩擦/力致發(fā)光材料能將機械力學信號直接轉化成光信號，在結構健康監(jiān)測、生物力學傳感、人工智能、人機交互等領域具有應用價值。

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】摩擦/力致發(fā)光材料能將機械力學信號直接轉化成光信號，在結構健康監(jiān)測、生物力學傳感、人工智能、人機交互等領域具有應用價值。然而，現(xiàn)有摩擦/力致發(fā)光材料普遍存在難以自恢復、重復性差以及易受環(huán)境干擾等問題，限制了其實際應用。

　　中國科學院蘭州化學物理研究所研究員王趙鋒團隊長期從事摩擦/力致發(fā)光機理、性能調控及器件研究。此前，研究人員針對普遍存在的非陷阱、非壓電型摩擦/力致發(fā)光，提出了界面摩擦電場誘導電子轟擊發(fā)光模型；基于該模型，進一步發(fā)展出多種無需預充能的自恢復摩擦/力致發(fā)光材料，創(chuàng)制出可由機械力學充能的長壽命摩擦/力致發(fā)光材料。

　　近日，該團隊研究人員等發(fā)展出基于界面摩擦電場誘導電子轟擊發(fā)光模型的稀土摻雜磷酸鹽基摩擦/力致發(fā)光復合材料(Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS)。無需預充能，該材料在機械力學的刺激下可直接展現(xiàn)出明亮的藍色摩擦/力致發(fā)光。

　　相較于已報道的自恢復摩擦/力致發(fā)光體系，Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS材料進一步克服摩擦/力致發(fā)光的重復性和穩(wěn)定性不足的問題。在10Hz連續(xù)拉伸條件下，該材料可持續(xù)展現(xiàn)出近1000次肉眼可見的藍色發(fā)光。Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS復合材料在298-473K溫度范圍內展現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性能。Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS材料的摩擦/力致發(fā)光性能主要得益于Ca6BaP4O17:Ce3+獨特的晶體結構和電子結構以及PDMS較強的電子吸附能力，二者在界面摩擦時的協(xié)同效應使得界面摩擦電場誘導電子轟擊發(fā)光過程更加有效。此外，在自恢復、可重復、熱穩(wěn)定摩擦/力致發(fā)光性能開發(fā)基礎上，該工作進一步開展了Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS材料在雙模式信息存儲和智能光子皮膚方面的應用展示。

　　該研究為摩擦/力致發(fā)光的性能設計與調控、新材料開發(fā)提供了新的研究思路，對于摩擦/力致發(fā)光材料的發(fā)展及實際應用具有指導意義。

　　相關研究成果以Self-Recoverable,Highly Repeatable,and Thermally Stable Mechanoluminescence for Dual-Mode Information Storage and Photonic Skin Applications為題，發(fā)表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、中國科學院區(qū)域發(fā)展青年學者項目等支持。

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