双功能聚合物外壳助力机械发光传感器，实现高分辨率与环保控制
最新研究展示，借助聚合物外壳实现双功能颜色过滤，机械发光（ML）传感器的性能得到了显著提升。该技术由韩国汉阳大学的崔孝成教授团队开发，相关成果已发表于《先进材料》期刊。
机械发光材料在无需外部电源的情况下，可在受到机械刺激时发出光信号，因此在触觉传感器、医疗运动监测和微透体感测等领域展现出广泛应用前景。然而，其宽泛的发射光谱限制了信号分辨率，并在实际应用中引入了噪声。
为了解决这一技术瓶颈，崔教授领导的研究团队与英国学者合作，提出了一种基于颜色过滤的创新策略。研究团队在硕士研究生金南宇的协助下，利用共轭聚合物聚（9,9-二甲氟烯-替代苯并噻二唑）（F8BT）对ZnS：Cu材料进行包覆，成功将发射半高宽从94纳米减小至55纳米，有效抑制了490纳米以下的发射。
传统颜色过滤技术往往会降低发光强度，但该研究展示了一个独特现象：F8BT不仅起到了颜色过滤作用，还通过机械刺激诱导光致发光，弥补了信号强度的下降。这种聚合物外壳的“双重功能”显著降低了蓝光区域的噪声，提高了无电源触觉控制器的分辨率。
研究团队进一步开发了一种基于ZnS：Cu@F8BT材料的触觉感知系统，实现了对蓝光和绿光信号的精准识别。这一原型展示了该策略在光谱分辨率方面的突破，为未来触觉传感技术提供了有力支撑。
这项技术的潜在应用场景广泛。例如，可穿戴传感器可用于监测宇航员在太空中的活动，而基于咀嚼动作的控制器可帮助轮椅使用者通过“左侧咀嚼”表示“左转”、“中间咀嚼”表示“前进”、“右侧咀嚼”表示“右转”。
崔教授表示，随着全球人口老龄化趋势的加剧，对无电源、环保型压力感应技术的需求将持续增长。这类技术在老年人健康监测、辅助机器人等领域具有重要价值，有望成为机器人和生物医学工程中多种应力-光传感器的下一代替代方案。
从长远来看，该技术不仅有助于发展能量自收集传感器，还能实现将机械能转化为光信号的绿色解决方案，从而减少对传统电池的依赖和电子垃圾的产生。凭借高色纯度和稳定的光学解码能力，该传感器可在无外部电源的情况下运行，并通过相机或光电二极管进行激活与读取，适用于灾害救援、偏远地区、深海探测及太空任务等电力受限环境。
预计在未来五到十年内，这项创新将推动高分辨率、无电池传感器网络的发展，覆盖显示技术、可穿戴设备和工业安全等多个领域。
崔教授展望道，机械发光技术的前景广阔。未来，集成ML材料的织物和鞋类产品可响应人体运动发出光信号，为夜间跑步提供安全与视觉双重保障。同时，基于ML的救援装备，如救生衣和保温毯，有望在电力资源匮乏的灾难环境中发挥关键作用，为救援人员传递信号。
更多信息：Hong In Jeong et al., High-Precision Mechanoluminescent Tactile Sensor via Dual-Functional Color Filtering with Conjugated Polymer Coating, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202508917
期刊信息：Advanced Materials
由汉阳大学提供