创新机械发光传感器采用双功能聚合物涂层，实现环保与高精度结合
在最新研究中，科研人员利用聚合物壳层实现了双功能颜色筛选，开发出一种具备环境友好与高分辨率的新型机械发光传感器。图示为相关技术示意图，由汉阳大学崔孝成教授团队提供。
机械发光（Mechanoluminescence，简称ML）材料因其在机械刺激下无需外部电源即可发光的特性，被广泛视为适用于未来触觉传感接口的候选材料，包括用户咬合控制界面、医疗运动监测以及微型体内传感等应用领域。然而，其固有宽泛的发射光谱容易导致信号干扰与分辨率下降，限制了实际应用。
为解决上述问题，由韩国汉阳大学化学系崔孝成教授领导的韩英联合研究团队，联合硕士生金南宇，提出了一种基于颜色过滤的创新方法。这项成果已在《先进材料》期刊上发表。
研究团队在ZnS：Cu材料表面涂覆了一种共轭聚合物——聚（9,9-二辛基芴基-取代苯并噻二唑）（F8BT）。该涂层可有效抑制490纳米以下波长的光子发射，使光谱半高宽从94纳米大幅压缩至55纳米。
传统颜色过滤手段往往会削弱发光强度，但在本研究中，F8BT材料却展现出一种独特效应：在机械刺激下，其诱导出的光致发光恰好弥补了强度损失。这种双功能机制成为该技术的核心优势之一，不仅降低了蓝色波段的高频噪声，还显著提升了无源触觉控制器的分辨率。
为验证该技术的可行性，研究团队构建了一个基于ZnS：Cu@F8BT材料的新型色敏追踪系统。实验结果显示，该系统能够准确区分蓝绿两色的机械发光信号，展现出色的光谱解析能力。
这项技术在多个领域具备潜在商业化前景。例如，可用于开发空间站环境下的可穿戴传感器，用于监测人员活动；也可应用于基于咀嚼动作的轮椅控制系统，实现“左咀嚼-左转”、“中咀嚼-前进”、“右咀嚼-右转”的精准操作。
崔孝成教授表示：“随着人口老龄化趋势加速，对无源、环保压力传感技术的需求将持续上升，特别是在老年人健康监测和辅助机器人领域。我们相信，本系统将在机器人与生物医学工程中成为应力-光传感技术的下一代解决方案。”
从长远视角来看，该技术有望推动自供能传感器的发展，将机械能转化为光信号，从而降低对电池的依赖，减少电子垃圾的产生。凭借高色纯度和稳健的光信号解码能力，该系统可在无外部电源的情况下长期运行，仅需通过相机或光电二极管即可实现信号读取，适用于灾害现场、偏远设施、深海环境及太空任务等电力资源受限的场景。
研究人员预测，在未来五至十年内，该创新技术将广泛应用于高分辨率无电池传感器网络，覆盖智能显示屏、可穿戴设备以及工业安全监测等多个领域。
崔教授补充道：“我们的技术开启了一个关于机械发光的全新想象空间。未来，集成ML材料的智能纺织品和鞋类可以响应人体动作产生光信号，从而在夜间跑步中提供定位与安全功能。此外，基于ML原理的救生装备与防护毯，可在电力中断时发送救援信号，为灾难应急提供有力支持。”
更多信息请参见：Hong In Jeong et al., High-Precision Mechanoluminescent Tactile Sensors Enabled by Dual-Function Color Filtering via Conjugated Polymer Shells, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202508917
期刊信息：Advanced Materials
原始内容由汉阳大学提供。