新型机械发光传感器采用双功能聚合物外壳，实现环保与高分辨率传感
在最新研究中，研究人员借助聚合物壳体实现双功能色选择，开发出一种创新的机械发光（ML）传感系统。图片由汉阳大学崔孝成教授团队提供。
机械发光材料因其在机械刺激下可自发光，无需外部电源，已在下一代触觉接口传感器中展现出广泛应用潜力，涵盖医疗运动监测、咀嚼控制界面及微创体内传感等领域。然而，其宽谱发射特性通常导致分辨率下降并引入噪声，限制了实际应用。
为解决这一技术瓶颈，由韩国汉阳大学化学系崔孝成教授领导，联合英国科研团队及该校硕士生金南宇，提出了一种色滤策略，推动高分辨率触觉传感技术的发展。相关成果发表在国际期刊《Advanced Materials》。
研究团队在ZnS:Cu基材料表面涂覆共轭聚合物聚(9,9-二氟芴基-苯并噻二唑)（F8BT），有效抑制了490纳米以下波长的发射，将半峰全宽由94纳米压缩至55纳米，大幅提升了光谱纯度。
传统色滤方法通常会削弱发光强度，但该系统通过F8BT壳层的ML诱导光致发光特性，成功弥补了强度损失。这一双功能机制显著降低了蓝光波段的噪声，为无源触觉控制器的性能提升提供了新路径。
研究人员构建了一套基于ZnS:Cu@F8BT的机械发光敏感颜色追踪系统，并成功区分蓝色与绿色信号，验证了该策略在高光谱分辨率上的应用潜力。
该技术在可穿戴传感器、太空环境下的活动监测、以及基于咀嚼动作的轮椅控制器等方面具有广阔的商业化前景。例如，通过咀嚼动作控制移动方向：左侧咀嚼代表“左转”，中部为“前进”，右侧为“右转”，展现了其在人机交互中的实际应用。
崔孝成教授表示：“随着人口老龄化趋势加剧，对无电源、环保型压力传感技术的需求正迅速增长，这些技术广泛应用于医疗监测和辅助机器人系统。我们相信，这一系统有望成为机器人与生物医学工程中新型应力-光传感解决方案的有力候选。”
长远来看，这项技术将推动能量收集传感器的发展，实现将机械能转化为光能的接口，从而减少对电池的依赖，降低电子垃圾产生。凭借其高色纯度与稳定光学读取性能，可在无外部电源的情况下长期运行，并通过相机或光电二极管进行激活与读取，适用于电力受限的场景，如灾害现场、海洋探测、深海和太空任务。
预计在未来五至十年内，该创新将催生无电池高分辨率传感器网络，广泛应用于触控显示屏、可穿戴设备及工业安全系统。
崔教授进一步展望：“我们的技术启发了对机械发光未来世界的想象。集成ML材料的智能纺织品与鞋类可在夜间运动中发光，兼顾安全与时尚。此外，基于ML的救生设备，如救生衣和保温毯，可在电力中断或完全断电的灾难场景中，有效传输求救信号。”
更多信息详见：Hong In Jeong et al., High-Resolution Mechanoluminescent Tactile Sensors via Dual-Function Color Filtering with Conjugated Polymer Shells, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202508917
期刊信息：Advanced Materials
内容由汉阳大学提供