機械發光是指材料在摩擦學、力學刺激下的一種發光行為。由于其獨特的摩擦學/力學可視化以及力學的空間分辨能力，機械發光為解決目前摩擦學/力學傳感中存在的關鍵問題帶來了新思路和新途徑。受材料的結構體系、存在形态、力學施加條件等影響，機械發光的具體表現形式各式各樣。為準确把握機械發光的各種形式，指導機械發光的設計與開發，人們亟需從根本上理解其物理過程。

中國科學院蘭州化學物理研究所研究員王趙鋒團隊長期緻力于機械發光研究。近日，該研究團隊與合作者報道了一類非壓電機械發光材料Sr₃Al₂O₅Cl₂:Ln (SAOCL; Ln = Eu² , Tb³ , Ce³ )，該類材料具有非常高的對稱性，其在粉體狀态或與硬質環氧樹脂複合後無機械發光現象，當其與柔性聚二甲基矽氧烷（PDMS）複合後可産生明亮的機械發光（圖1）。

SAOCL/PDMS的機械發光展現出了陷阱非依賴性和自恢複特性，說明材料在機械發光的過程中具有自激活行為，即在力學作用下材料内部電子可直接躍遷到激發态。為進一步明确SAOCL/PDMS的力學激發過程，該團隊從機械發光的基體效應出發，結合SAOCL的熱釋光譜和摩擦起電性能分析，提出了SAOCL/PDMS非壓電機械發光的界面摩擦電場誘導電子轟擊模型，即在SAOCL與PDMS的界面摩擦作用下，轉移到PDMS上的電子在界面摩擦電場作用下加速轟擊SAOCL，引起SAOCL内部電子躍遷到激發态，進而産生機械發光。研究人員進一步分析了材料的機械發光與陰極射線發光性能，二者之間的一緻性也為提出的界面摩擦電場誘導電子轟擊發光模型提供了直接證據（圖2）。

正是由于這一獨特的物理過程，SAOCL/PDMS的機械發光展現出了常規材料不具備的熱穩定性能，通過利用SAOCL/PDMS獨特的機械發光性能（如陷阱非依賴性、自恢複性、熱穩定性），研究團隊進一步發展出了可視化溫度傳感器件和多模式信息存儲器件。

相關成果近期以Interfacial triboelectrification-modulated self-recoverable and thermally stable mechanoluminescence in mixed-anion compounds為題發表在Nano Energy上。

研究工作得到國家自然科學基金、甘肅省傑出青年基金、中科院戰略性先導科技專項等的支持。

圖1 SAOCL的結構及非壓電機械發光性能

圖2 SAOCL的基體效應及非壓電機械發光原理

來源：中國科學院蘭州化學物理研究所

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