何玲 1,2,*温顺 1,2孙卫民 1,2董其铮 1,2[ ... ]杨小凤 3
作者单位
摘要
1 兰州理工大学 材料科学与工程学院, 甘肃 兰州  730050
2 兰州理工大学 有色金属先进加工与回收国家重点实验室, 甘肃 兰州  730050
3 甘肃稀土新材料股份有限公司, 甘肃 白银  730922
采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+纤维,研究其晶体结构和形貌;将纤维与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合后获得Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+?PDMS复合材料,研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示,氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu2+和Eu3+结合能特征峰;在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中,不但有Eu2+位于469 nm处的蓝色宽带发射,还包含Eu3+位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu3+在电荷补偿下还原成Eu2+并在刚性结构保护下不被氧化,证实了Eu3+在Sr2MgSi2O7中的自还原现象。随着Eu3+的掺杂浓度增大,光致发光和应力发光强度都先增大后减小,Eu2+和Eu3+的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系,Eu2+的发射增长量大于Eu3+。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色,应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考,在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。
Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+ 纤维 自还原 应力发光 发光调控 Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+ fibers self reduction mechanoluminescence luminescence regulation 
发光学报
2023, 44(12): 2202
作者单位
摘要
1 厦门大学 材料学院,福建省表界面工程与高性能材料重点实验室,福建 厦门 361005
2 厦门大学 固体表面物理化学国家重点实验室,福建 厦门 361005
力致发光材料具有将机械刺激转变为光子发射的独特性能,因而被广泛应用于结构健康诊断、信息防伪、生物工程和电子皮肤等力学传感领域。然而,已报道的力致发光材料种类有限,且对于力致发光相关的载流子跃迁过程理解不够深入,极大地限制了其开发和应用。针对上述问题,本工作开发了新型混合阴离子型力致发光材料Ba2Gd(BO32Cl∶LnLn = Eu,Tb,Dy,Sm,Nd),并探究了其光致发光性能与相关载流子跃迁过程。该研究通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、多模式激发下的稳态和瞬态光谱技术研究了样品的结构形貌、光致发光与力致发光性能,提出了该材料可能的发光机制。研究结果表明,在280 nm光激发下,Ba2Gd?(BO32Cl∶Eu的发射峰位于536,594,613,625,654,695,710 nm,第一个宽峰和其余窄峰分别对应于Eu2+和Eu3+的发射,即掺杂的Eu呈现混合价态。而在机械作用下,Ba2Gd(BO32Cl∶Eu几乎只表现出Eu3+的橙红光发射,这可能是由于机械作用优先激发基质中的价带电子所致。此外,Eu的光致发光和力致发光最佳掺杂浓度均为2%。在0.23~1.55 mJ的冲击能下,力致发光强度与冲击能量呈线性关系。通过改变掺杂镧系元素的种类,实现了力致发光从可见光区域到近红外区域的拓展。这项工作为解释混合价态材料的力致发光机制提供了思路,并在应力传感领域呈现出潜在的应用价值。
力致发光 稀土掺杂发光材料 混合阴离子化合物 能量传递 力致发光机理 mechanoluminescence rare earth doped luminescent materials mixed-anion compound energy transfer mechanoluminescent mechanism 
发光学报
2023, 44(7): 1324
敖宇辰 1†王谨 1†蔡格梅 *
作者单位
摘要
中南大学 材料科学与工程学院,湖南 长沙 410083
能在机械刺激下发光的材料可称为应力发光材料,应力发光属于一种力学-光子转换过程。在17世纪初首次观测到应力发光现象,但直至20世纪末,SrAl2O4∶Eu2+和ZnS∶Mn2+应力发光材料的出现以及其在应力传感领域巨大的应用前景才重新引起了研究者对应力发光材料的广泛关注。近二十多年来,随着人们对应力发光的深入认识以及对应力发光性能提升方法的逐步掌控,应力发光材料得到了快速发展,并在防伪加密、应力传感、疾病监测、照明显示、应力记录等领域展示出巨大的应用潜力。本文围绕应力发光材料的发展与研究现状,对应力发光材料的分类、发光特性、发光机理和应用领域进行了梳理和总结,提出了当下面临的瓶颈问题以及未来可能的研究方向,旨在为新型实用应力发光材料的开发提供有益的启示。
应力发光 应力传感 发光机理 mechanoluminescence stress sensing luminescence mechanism 
发光学报
2023, 44(6): 942
陈梦佳 1陈福广 2陈智 2龚梅琳 3,*[ ... ]马志军 1,2,***
作者单位
摘要
1 浙江大学材料科学与工程学院,浙江 杭州 310012
2 之江实验室智能感知研究院类人感知研究中心,浙江 杭州 311121
3 暨南大学珠海校区学科建设与研究生管理办公室,广东 珠海 519070
近年来,力致发光材料以其独特的发光方式,吸引了越来越多研究者的关注。特别是弹性力致发光材料,具有机械力-光转换效率高、发光阈值低且具有可恢复性等优异性能,在应力探测、自驱动传感、生物健康监测、智能可穿戴等领域显示出了巨大的应用前景。力致发光光纤结合了力致发光性能和光纤的波导特性以及尺寸小、质量轻、结构灵活、集成能力强等优点。相比于块体或薄膜材料,光纤的一维结构特点可更加有效地将应力和应变转换为力致发光,实现对应力和应变的高效传感。此外,力致发光光纤还可以利用其波导特点实现力致发光信号的收集和传输,从而进一步拓展传感应用的范围和效果。首先简单介绍了力致发光材料种类、特点和力致发光原理,在此基础上对力致发光光纤的类型、制备方法和潜在应用探索进行了简单的综述,并对力致发光光纤的未来发展进行了展望。
力致发光 力光转换 应力传感 光纤 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316009
作者单位
摘要
1 中国地质大学 (北京)材料科学与工程学院, 北京 100083
2 厦门大学材料学院, 福建厦门 361005
力致发光(ML)材料的发光机制涉及力、电、磁、光之间的能量转换和电子跃迁过程, 是一个横跨多个学科的研究课题。目前, 存在一些无法用已知理论解释的 ML现象, 这预示着其过程机理仍未被完全揭示。ML机制的尚不确切严重阻碍了力致发光材料的研发及其构效关系的建立, 使研究人员为加快研发进程进一步提出开发和性能优化策略的目标遭遇瓶颈, 成为其走向实际应用的“桎梏”。本文聚焦于 ML的过程机制、回顾了已知机理模型和开发及优化策略, 并试图为力致发光材料未来面临的挑战和研究方向提供一些观点, 为力致发光材料的开发研制、性能改善及构效关系及机制的理解提供一些启示。
力致发光 应力发光材料 力致发光机理 开发策略 构效关系 力致发光分类 mechanoluminescent materials stress luminescence mechanism of mechanoluminescence development strategy structure-activity relationship classification of mechanoluminescence 
硅酸盐学报
2022, 50(12): 3147
王强科 1,2,*梁玉军 2涂东 1,3
作者单位
摘要
1 武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430064
2 中国地质大学 (武汉)材料与化学学院, 武汉 430070
3 武汉大学苏州研究院, 江苏苏州 215125
Sr3Sn2O7:Sm3+是一种被广泛研究的应力法光材料, 但关于 Sm3+掺杂量的研究仍然存在缺失。本工作采用高温固相法制备 Sr3-xSn2O7:xSm3+。在 Sr3Sn2O7中掺入少量 Sm3+后, 样品仍然保持着非中心对称的双钙钛矿结构。样品在受到紫外灯激励或应力施加之后, 能展现出稳定的光致发光、长余辉和应力发光性能, 且这三者的光谱显示出一致性。应力发光来源于 Sm3+的 4G5/2激发态向 6HJ (J=5/2, 7/2, 9/2)基态的电子跃迁。通过调控 x值对其发光性能进行优化, 在 x=0.020时性能昀好。Sm3+掺杂量的变化对应力发光性能的影响, 既对现有的相关工作进行了补充, 同时也能为未来的相关研究起到参考或指导的作用。
锡锶氧化物 三价钐离子 双钙钛矿 应力发光 tin strontium oxide trivalent samarium ion double perovskite mechanoluminescence 
硅酸盐学报
2022, 50(12): 3141
作者单位
摘要
兰州大学材料与能源学院, 兰州 730000
本工作基于高温固相法制备的 ZrO2:Ti4+荧光粉和 PDMS硅橡胶, 获得了一种新型力致余辉发光复合弹性材料, 并通过 XRD、扫描电子显微镜、光谱技术等对荧光粉及弹性体的结构、发光和陷阱性能进行了针对性的表征。结果表明: ZrO2属于单斜晶系, 空间群 P21/c (No.14), 为中心对称结构, 力致发光与常见的压电发光无关, 基质的带隙大约为 5.01 eV, 宽度较大, 有利于发光能级的辐照跃迁, 均匀掺入 Ti4+作为发光中心后, 具有 Ti4+特征发射 eg→t2g的青色的光致及余辉发光, 确定了最强发射时Ti4+的掺杂浓度为0.10%, ZrO2:Ti4+荧光粉与PDMS复合制备的弹性材料在通过 254 nm的紫外灯辐照蓄能后, 可在刮划、撕扯、按压、弯折和拉伸等外力刺激下发出明亮的青色力致发光, 并能在裸眼视觉下持续数秒时间, 该力致余辉现象力光线性依赖且辐照可重复, 在应力可视化、力光传感、工程探测和人造皮肤等领域展现出良好的应用潜力和发展前景, 提出了一种可能的摩擦电引发陷阱载流子激励力致余辉发光的机理。
力致发光 余辉发光 接触电 压电 复合弹性材料 mechanoluminescence afterglow luminescence contact electrification piezoelectricity composite elastic material 
硅酸盐学报
2022, 50(12): 3134
作者单位
摘要
中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院, 山东青岛 266100
相比于传统的破坏型应力发光材料, 陷阱控制型应力发光材料在应力发光过程中具有良好的结构完整性和应力发光可重复性等优势, 已在应力传感器、应力驱动的照明和显示器等领域展现出应用潜力, 高性能陷阱控制型应力发光材料的开发对推动应力发光的应用进程具有重要意义。本工作研究了新型陷阱控制型应力发光材料 Ca2Ga2GeO7:Pr3+, 通过测量 XRD谱、漫反射光谱、荧光衰减曲线、发射光谱、应力发光光谱和热释光图谱对其发光特性进行了研究。 Ca2Ga2GeO7:Pr3+的光致发光谱和应力发光光谱均具有位于 488、610 nm和 648 nm的发射峰, 分别对应于 Pr3+从 3H4→3P0、3H4→1D2和 3F2→3P0的能级跃迁。我们发现在连续摩擦刺激下其应力发光强度表现出缓慢衰减特性, 并且应力发光强度与应力强度还满足线性增长趋势。基于热释光测试的陷阱属性分析表明: Ca2Ga2GeO7:Pr3+缓慢衰减的应力发光特性主要来源于材料中深陷阱的存在, 即在连续应力刺激过程中, 深陷阱不断地向浅陷阱提供电子补充, 使应力发光表现出缓慢衰减特性。这为高性能陷阱控制型应力发光材料的开发和应用提供了材料和实验基础。
应力发光 陷阱 可重复性 缓慢衰减 mechanoluminescence traps repeatability slow-decaying 
硅酸盐学报
2022, 50(12): 3110
作者单位
摘要
1 东华大学 材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海  201620
2 安踏(中国)有限公司, 福建 厦门  361000
3 东华大学 材料科学与工程学院, 先进玻璃制造技术教育部工程研究中心, 上海  201620
随着柔性电子领域的不断发展,人们对可穿戴设备的智能化需求逐渐增多。其中,具有视觉交互功能的智能发光纺织品因其应用场景和功能的多样性引起了人们的广泛关注。ZnS∶Cu基力致发光弹性体仅在受到机械应力下就可以实现可见光的发射,具备可循环的力?光可视化传感特性,在智能发光服装方面有着潜在的应用价值。本文通过弹性聚合物基体网络结构调控、Al2O3纳米粒子掺杂的方法来增加应力传递位点,从而提高ZnS∶Cu复合弹性体的发光强度。通过挤出包覆、3D打印、丝网印刷等工艺实现了力致发光智能织物的连续化和图案化制备,改善了力致发光纺织品的力?光转换的灵敏度和穿戴舒适性问题,其在可穿戴传感、运动健康监测、智慧交通警示等方面具有潜在的应用价值。
力致发光 弹性体 纳米粒子 可视化响应 发光织物 mechanoluminescence elastomers nanoparticles visualized mechanical sensing luminescent textiles 
发光学报
2022, 43(10): 1609
作者单位
摘要
1 南开大学 物理科学学院,天津 300071
2 南开大学 电子信息与光学工程学院,天津 300071
发光材料的优化与改善一直是相关领域研究的热点。形成于晶体生长/制备过程中的晶格缺陷与载流子迁移存在密切关联,可通过人工调控缺陷的方式对载流子的迁移进行调控,进而改善其发光性能,这对发光材料的开发与应用具有重要意义。研究发现,通过在特定三维网状结构中掺杂过渡或稀土金属离子,因不等价阳离子取代而产生的相应点缺陷,不仅可以有效促进变价激活离子的价态降低,而且还会协同本征缺陷形成功能性陷阱能级,实现载流子的存储和在外界激励下响应的动态平衡,进而改善材料的发光性能甚至带来新的发光特性。本文较系统地梳理了点缺陷与样品发光性能之间的内在耦合机制和调控方式,以期对后续新型光电功能晶态材料的研发和探索提供有意义的启示。
晶格缺陷 自还原 热稳定性 长余辉发光 应力发光 lattice defect self-reduction thermal stability persistent luminescence mechanoluminescence 
发光学报
2022, 43(9): 1361

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