环保高分辨率：双功能聚合物外壳的机械发光传感器革新控制技术

机械发光（ML）材料因其在机械刺激下能够自发光，无需外部电源，因而受到关注，适用于下一代技术的触觉接口传感器，如咬合控制用户界面、健康监测和皮克牛顿传感等应用。然而，它们固有的宽发射光谱可能会降低分辨率并在传感应用中引入噪声，这就需要进一步的技术开发。

为了解决这一知识空白，韩国和英国的研究团队在汉阳大学化学系教授崔孝成（Hyosung Choi）的带领下，团队成员还包括汉阳大学的硕士生金南宇（Nam Woo Kim），最近，他们采用了一种色彩过滤策略，为高分辨率的ML触觉传感器铺平了道路。他们的研究成果已发表在期刊 先进材料 上。

在这项研究中，团队将共轭聚合物聚(9,9-二辛基氟烯-苯并噻二唑) (F8BT) 涂层在ZnS:Cu上，以选择性抑制490 nm以下的发射，将半峰宽从94 nm缩小到55 nm。

颜色滤波通常会降低发射强度。值得注意的是，在所提出的系统中，ML诱导的F8BT光致发光弥补了这个损失——这是该方法的一个关键优势。F8BT外壳的这种新颖双重功能显著降低了蓝色区域的光谱噪声，提高了实际的无源触觉控制器的分辨率。

研究人员通过使用ZnS:Cu@F8BT实现了一种压力敏感的颜色跟踪系统，展示了这一令人兴奋的工具的概念验证。该系统能够正确区分蓝色和绿色的ML信号，展示了色彩过滤策略带来的高光谱分辨率。

这一技术大大增强了可穿戴传感器等技术的商业化潜力，这些传感器用于监测太空环境中的船员活动，以及通过咀嚼手势操作轮椅的口型ML控制器——左侧咀嚼意味着“向左转”，中间咀嚼动作意味着“向前移动”，右侧咀嚼意味着“向右转”。

崔教授指出：“随着老龄化社会的加速，对环保、无电源的压力传感技术的需求将日益增加，这些技术直接与老年健康护理相关——例如运动监测解决方案和辅助机器人。我们的系统预计将成为机器人和生物医学工程中各种压力转光传感技术的下一代替代品。”

从长远来看，这项技术将优化能量收集传感器和接口，将机械能转化为光，作为一种环保的解决方案，能够减少对电池的依赖和电子废物。由于具备高色彩纯度和可靠的光学解码，它可以在没有外部电源的情况下长时间运行，只需使用相机或光电二极管就能激活和读取，使其适合在灾难现场、偏远基础设施、深海和太空等电力受限的环境中使用。

在接下来的五到十年内，这项创新预计将在显示技术、可穿戴设备和工业安全领域实现无电池高分辨率传感器网络。

“总体而言，我们的技术让我们畅想一个未来的机械发光世界。集成机械发光材料的纺织品和鞋子可以在运动时发光，帮助穿戴者在夜间跑步时定位，同时兼顾安全和时尚。此外，基于机械发光的生存保护装备——如救生衣和保温毯——可以在电力供应有限或缺失的灾难环境中发出救援信号，”崔教授乐观地总结道。

更多信息： 洪仁正等人，通过共轭聚合物壳体的双功能色彩过滤实现的高分辨率机械发光触觉传感器，《先进材料》（2025年）。 DOI: 10.1002/adma.202508917