本文亮点:基于氧化物基材料高效且多彩的摩擦/力致发光,开发了两种功能与智能柔性器件。它们是由光子或力学刺激的双响应防伪器件,以及能够同时感知拉伸状态和应变程度的拉伸/应变传感器。
力致发光,也叫摩擦发光,是指材料在力学刺激下发光的现象/过程,如摩擦、拉伸、压缩、撞击等。与传统的光致发光和电致发光相比,可以利用日常生活中无处不在的机械能产生光辐射,避免人工光电激发源的需求。因此,材料在节能环保方面具有很大优势。
近日,中国科学院兰州化学物理研究所王赵锋研究员团队和兰州大学的张加驰副教授以及美国康涅狄格大学的 教授团队相关论文“ ‐ / ”发表在国际顶级期刊 上。共同第一作者为吴晨和曾嵩山。在这项工作中,研究人员报道了一种环境友好的氧化物力致发光材料:+ 基体中,在力学刺激下还可以表现出明亮的力致发光。基于该材料独特的自还原特性,通过调节:+的合成气氛,可以进一步控制所得:+/复合弹性体的颜色。此外,通过结合光致发光的波长选择性和力致发光的动态应力响应特性,进一步设计出了两种具有重要应用价值的柔性器件。它们是由光子或力学刺激的双响应柔性防伪器件,以及能够同时感知拉伸状态和应变程度的拉伸/应变传感器。
图 ):+/复合弹性体模型及其断面图;比例尺:纳米。):%+/弹性体的、和光谱;插图:相应发光模式下的发光照片。):%+/弹性体在不同条件下的陷阱深度和载流子密度的变化。)经过次拉伸循环试验后:+/复合材料的再生能力。):%+/复合材料与:.%+/复合材料的光谱横向比较;插图:积分强度比较。)基于晶格畸变和隧穿过程所提出的应力辅助陷阱模型示意图。
图 )在空气、氮气和氮气/氢气气氛下中铕的存在形式。)在不同气氛下合成的:%+的 谱图。)和)颜色调控。) 图上标注的上述和的颜色坐标。)在不同气氛下合成的:+中载流子迁移能力。)中铕的自还原电荷补偿模型。
图 )双响应防伪器件构造示意图。)器件在日光下未拉伸和拉伸时的照片。)在黑暗环境下,防伪器件的光子和拉伸刺激响应。)在未受刺激,光子刺激和拉伸刺激条件下器件的发射光谱。
图 )覆盖有光屏蔽层的/双层拉伸/应变传感器构造示意图。)在应变为%和%时,层上裂纹的光学显微镜图像;比例尺:μ。-)在未拉伸、动态拉伸,以及拉伸以保持静态应变条件下的双层拉伸/应变传感器的工作模型及发射光谱和照片。)在动态拉伸状态下,器件在不同应变程度下的发射光谱。)在不同静态拉伸应变下器件的发射光谱。)拉伸/应变传感器从动态拉伸应变状态到静态拉伸应变状态下的发光颜色演变。
总之,研究人员开发了具有明亮的/复合弹性体材料,发光中心格位对称性的变化以及在应力刺激下载流子的迁移为理解机制提供了直接证据。独特的晶格结构赋予了自还原能力,因此通过调整反应气氛可以轻松实现发射颜色调节。基于/复合材料的和性能,构筑了双响应防伪器件。并通过结合的波长选择性和的动态拉伸应力响应性,开发了一种前所未有的拉伸/应变传感器,它可以同时感知拉伸状态和相应状态下的应变水平,在机械故障监测、智能人工皮肤以及其它相关领域具有重要的应用前景。
该工作得到了中国科学院率先行动“百人计划”项目和甘肃省自然科学基金对本工作的部分支持。
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