[本站讯]近日,材料科学与工程学院梁延杰教授课题组在无需预辐照的自供能自恢复日盲紫外力致发光新材料研究领域取得系列进展。相关研究结果分别以“Self-powered mechanoluminescent elastomer for solar-blind ultraviolet emission”“Robust solar-blind ultraviolet mechanoluminescence in flexible elastomers without pre-irradiation”为题发表在光学顶刊、Nature子刊Light: Science & Applications(中科院1区Top期刊,IF: 23.4)和材料科学顶刊Advanced Materials(中科院1区Top期刊,IF: 26.8)。材料科学与工程学院博士研究生吕旭龙为论文第一作者,山东大学分别为第一通讯作者单位和唯一通讯作者单位,梁延杰教授为通讯作者。

柔性力致发光弹性体凭借其独特的力-光转换特性,在新一代可穿戴电子设备、人工皮肤、先进传感及人机交互等领域具有广阔的应用前景。然而,该类材料在实际应用中仍面临诸多挑战,包括发射波长范围有限、重复性较差、循环稳定性不足以及自恢复能力较弱等问题。

图1 无需预辐照的自供能自恢复日盲紫外力致发光新材料
针对上述问题,团队创新性地将所设计合成的日盲紫外荧光材料与商用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合,开发出高性能、自供能、自恢复日盲紫外力致发光弹性体新材料(图1)。在无需高能光预辐照的前提下,复合弹性体材料在多种机械刺激(拉伸、弯折、摩擦、撞击等)下均可产生峰值位于270 nm左右的宽带强日盲紫外力致发光(图中红色区域代表人眼不可见的日盲紫外发光)。该复合弹性体材料同时具有优异的循环稳定性和快速高效的自恢复特性,在10,000次快速连续拉伸循环测试中,力致发光信号始终可被日盲紫外相机清晰捕获。此外,在机械刺激停止后,体系中的界面相互作用能够产生自我修复,从而赋予材料优异的自恢复性能。本研究通过系统的实验与理论分析阐明了复合弹性体材料的自供能自恢复日盲紫外力致发光机理。最后,基于日盲紫外光的环境光无干扰和高光子能量特性,本研究进一步展示了该弹性体材料在自供能光学成像标记、光学定位与追踪、先进应力传感和微生物灭活等领域的应用潜力。
梁延杰课题组长期从事发光材料与器件和生物医用材料方面的相关研究工作,目前已在Light: Science & Applications(4篇)、Physical Review Letters、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Optical Materials(5篇)、ACS Applied Materials & Interfaces(4篇)、Journal of Materials Chemistry C(12篇)等材料物理和材料化学领域学术期刊发表研究论文80余篇。相关研究工作得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划(重大科技创新工程)、山东省自然科学基金、广东省自然科学基金、山东大学齐鲁青年学者和济南市“新高校20条”等项目支持。