创新机械发光传感器采用双功能聚合物涂层，提升环境适应性与感知精度
近期，由汉阳大学崔孝成教授领导的研究团队开发出一种新型机械发光（ML）传感器。该技术结合聚合物壳层的双功能光谱调控能力，在传感性能与环境友好性方面实现了双重突破。相关成果已发表于《先进材料》（Advanced Materials）期刊。
机械发光材料因其在机械刺激下可自主发光的特性，正成为触觉传感器、医疗运动追踪以及微尺度体感监测等领域的研究热点。然而，这类材料固有的宽发射光谱往往带来光谱混叠问题，降低了信号分辨率并引入噪声。
针对这一技术瓶颈，研究团队在ZnS:Cu纳米颗粒表面引入了一层共轭聚合物——聚(9,9-二氟芴基苯并噻二唑)（F8BT）。该涂层不仅有效抑制了490 nm以下波段的发射，还将半高全宽从94 nm锐化至55 nm，显著提升了光谱纯度。
值得注意的是，传统色滤结构通常会降低发光强度，而F8BT壳层则展现出独特的双重机制：一方面作为滤光介质，另一方面在机械刺激下引发光致发光，从而弥补了滤光引起的发射损耗。这种“滤光-发光”协同机制，为无电源触觉控制器的分辨率提升提供了全新路径。
研究人员进一步构建了基于ZnS:Cu@F8BT的色彩敏感追踪系统，成功实现了对蓝色和绿色机械发光信号的准确区分。该实验证明了光谱分辨策略在实际应用中的可行性。
该技术在多个前沿领域展现出广阔前景。例如，可穿戴设备可用于太空环境中宇航员动作监测，或通过咀嚼手势控制轮椅——左侧咀嚼代表“左转”，中间咀嚼表示“前进”，右侧咀嚼指示“右转”。
崔孝成教授指出，随着人口老龄化趋势加快，医疗健康领域对绿色、无电池的压力传感技术需求日益迫切。他强调，此类技术有望成为医疗机器人和生物医学工程中的关键组件。
从长远来看，这项研究将推动能量自给式传感器的发展，通过将机械能直接转化为光信号，减少对传统电池的依赖，从而缓解电子垃圾问题。该系统具备高光谱纯度和稳定光学解码能力，可在无外部电源条件下长期运行，仅需通过相机或光电二极管即可完成信号读取，特别适用于灾区、深海、偏远设施或太空等能源受限环境。
预计在未来五到十年内，该技术将在高分辨率无电池传感器网络中实现广泛应用，覆盖从消费电子到工业安全的多个领域。
“这项技术让我们得以构想一个真正机械发光的世界。”崔教授在总结中表示，“未来，集成ML材料的纺织品和鞋类可在夜间运动中根据人体动作发光，兼具安全与时尚价值。而基于ML的救生设备，如救生衣或保温毯，则可在断电或无电环境中发送求救信号，为应急救援提供全新手段。”
更多信息：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》，发表于Advanced Materials（2025）。DOI: 10.1002/adma.202508917
期刊信息：Advanced Materials
由汉阳大学提供