双功能聚合物外壳赋能机械发光传感器，实现高分辨率与环保控制
在机械发光（ML）技术领域，近期出现了一项突破性进展。研究团队成功开发出一种具备双功能色过滤特性的聚合物外壳，为高精度触觉传感器的应用提供了新可能。该成果由韩国汉阳大学崔孝成教授团队主导，相关图像资料由该团队提供。
机械发光材料因其在机械刺激下无需外加电源即可发光的特性，近年来成为触觉界面传感器研究的热点。这类材料在用户界面咬合控制、运动监测及透体传感等领域具有广泛应用前景。然而，其宽泛的发射光谱往往导致信号分辨率下降并引入噪声，成为制约其进一步发展的关键问题。
为解决上述问题，崔孝成教授领导的研究团队联合韩国和英国的科研人员，提出了一种基于色滤波的新型策略。该方法通过在ZnS:Cu机械发光体表面包覆共轭聚合物，成功缩小了发光峰宽，从而提升了系统的分辨能力。相关成果已在《Advanced Materials》期刊发表。
研究中采用的聚合物为聚(9,9-二辛基芴-替代苯并噻二唑)（F8BT），其涂覆在ZnS:Cu上后，能够有效抑制490纳米以下的发射波段，将发射峰的半高全宽由94纳米缩减至55纳米。这一改进显著提高了光谱的纯净度。
值得注意的是，F8BT壳层在实现光谱控制的同时，还能通过机械刺激激发光致发光，从而补偿因过滤导致的光强下降。这种“双功能”机制使该材料在保持高灵敏度的同时，显著降低了噪声影响，尤其在蓝色光区表现优异。
研究团队进一步构建了一个基于ZnS:Cu@F8BT的触觉传感原型系统，并成功实现对蓝色与绿色信号的准确识别。实验结果表明，该策略在光谱分辨率方面具有显著优势，为触觉传感器的开发提供了新的技术路线。
这项技术在多个领域展现出广阔的应用前景。例如，可用于开发可穿戴运动监测设备，以支持在太空等极端环境中的人员活动量化；还可用于咀嚼控制的轮椅操作接口，通过左右咀嚼动作分别控制“左转”和“右转”。
崔孝成教授指出，随着人口老龄化的加剧，对低功耗、环保型压力传感技术的需求将持续上升。这些技术有望在老年人健康监测和辅助机器人系统中发挥重要作用。他相信，该研究为机器人技术和生物医学工程中基于应力-光转换的传感器提供了可行的下一代替代方案。
从长远来看，这种双功能聚合物封装方案有望推动自供能传感器的发展。这些传感器能够将机械能转化为光信号，从而减少对电池的依赖，降低电子废弃物的产生。凭借高色纯度和稳定的光学解码能力，该系统可在灾害救援、深海探测、偏远地区建设以及太空任务等电力受限环境中运行。
研究团队预测，未来五到十年内，这项创新将推动无电池、高精度传感器网络的普及，广泛应用于显示技术、智能穿戴设备及工业安全监测等领域。
崔教授总结道，该技术不仅为机械发光世界带来了新的想象空间，还开启了多种新型应用的大门。例如，集成了ML材料的智能纺织品和鞋类可在夜间跑步时响应人体运动发出光信号，兼具安全与美观。此外，基于ML的防护装备如救生衣和保温毯，可在电力缺失的情况下于灾难环境中发出求救信号，极大提升应急救援效率。
更多信息请参见：Hong In Jeong 等，《通过共轭聚合物壳层实现双功能色滤的高精度机械发光触觉传感器》，Advanced Materials（2025）。DOI：10.1002/adma.202508917
期刊信息：Advanced Materials
由汉阳大学提供