用于自供电全光无线用户识别和多模态防伪的持续摩擦电致发光

以下文章来源于Zi Lab ，作者苏丽、訾云龙

摩擦诱导电致发光（TIEL）是近些年来新提出的一种力致发光（ML）概念。与由压电效应引起的传统ML不同，其工作机制的本质是摩擦起电和电致发光的耦合效应。TIEL具有无损性、高应力响应率、低应力阈值及优异的重复性和稳定性等突出特点，使其成为了开发智能光学系统的有前途的候选者。迄今为止，大多数已报道的ML或TIEL材料通常表现出毫秒（ms）级的瞬时发光，为实时可视化传感提供了有效的解决方案。然而，这些材料作为非实时传感手段的应用却受到了限制，需要复杂的设备辅助才能在通信过程中呈现出完整的信息。因此，若能实现持久性的TIEL余辉，将利于 TIEL以完整的信息、高度的便利性和实用性进行通信，能够进一步扩展TIEL的应用范畴。

在此项工作中，本团队将长余辉磷光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+（SAOED）引入到TIEL材料的设计之中，首次制备了一种新型自驱动持久型TIEL材料（SP-PTM）。研究发现，由ZnS:Cu,Al产生的蓝绿色瞬态TIEL可作为触发SAOED光致发光余辉的激发源。特别地，底部极化铁电陶瓷层中沿垂直方向排列形成的偶极矩能够充当“光学天线”，显著促进上部发光层中电场的变化。在无任何激发源存在的情况下，SP-PTM在约10 s内表现出强烈和持久的TIEL。作者利用理论模拟证实了发光强度的提高是由于极化铁电陶瓷层引起的发光层中电场变化的增强，通过对各项影响因素的精确控制，优化了 SP-PTM的光学性能，还针对电荷载流子跃迁和能量转移途径对SP-PTM进行了深入的表征及分析。此外，在全光无线用户识别和多模式防伪的应用背景下，展示了SP-PTM优异的记录能力和多功能响应性。本工作提出的这种大面积、低成本制造TIEL余辉的新方法，不仅为开发高性能机械能-光能转换系统提供了新的思路，还可能会启发各类新式应用，为机械监控、人机交互及区块链等领域提供了更多的发展机遇。该工作以“Persistent Triboelectrification-induced Electroluminescence for Self-Powered All-Optical Wireless User Identification and Multi-mode Anti-counterfeiting”为题发表在国际知名期刊Materials Horizons上，论文的第一作者为东北大学秦皇岛分校副教授苏丽，香港科技大学（广州）訾云龙副教授为论文的通讯作者。清华大学伯克利深圳学院的博士生王子涵参与了此项工作。

转自：“i学术i科研”微信公众号

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