含有机械变色发光分子的聚合物的 triborresponsive（triboresponsive 表示“摩擦响应”）行为

《Polymer Testing》：Triboresponsive behavior of mechanochromic luminescent molecule containing polymers

机械变色发光材料的研究发现，TPE-4N掺杂聚氨酯薄膜的摩擦发光强度受分子含量、施加力和滑动速度三因素显著影响。分子含量在10%-15%时因均匀分散状态产生最佳发光效果，过高会导致聚集降低效率。施加力3N时发光强度达峰值，过高压迫使发光分子向边缘转移并损伤表面。滑动速度1mm/s时发光强度最高，因摩擦热减少导致发光衰减。该研究为柔性电子皮肤和智能传感器的工程化应用提供了关键参数优化依据。

　　机械致发光（Mechanochromic Luminescent, MCL）材料近年来在智能传感、信息加密和柔性显示等领域引起了广泛关注。这类材料能够在受到机械刺激时产生光发射或波长变化，其独特的特性使其在多个应用领域展现出巨大潜力。然而，尽管已有大量关于MCL聚合物混合物的研究报道，但对加载条件如何影响其发光行为的系统性研究仍然不足，这在很大程度上限制了其进一步的工程应用。为此，本研究通过构建一种掺杂了MCL分子的聚氨酯薄膜，探讨了发光物质含量、施加力以及滑动线速度对摩擦致发光（Triboluminescence, TL）性能的影响。

在实验过程中，研究人员使用了一种定制的摩擦测试平台，该平台符合ASTM G99-23标准，并集成了TL检测系统。通过将TPE-4N分子（一种具有超高灵敏度机械响应特性的MCL分子）溶解于氯仿或丙酮中，形成具有检测功能的薄膜。这种薄膜能够用于结构组件的应力检测，并在受到机械力作用时产生可观察的发光信号。研究表明，TPE-4N分子在无定形态下会在紫外光激发下发出强烈的绿色荧光，而在结晶形态下则会因光猝灭而无法发光。当结构发生形变时，TPE-4N薄膜的结晶结构发生变化，从而产生可见的机械响应荧光。

通过摩擦测试平台，研究人员对不同加载条件下的TPE-4N@PU薄膜进行了系统研究。实验发现，发光物质含量和薄膜的微观结构对TL强度具有显著影响。当TPE-4N含量较低时，其分子在聚氨酯（PU）基质中分散不均，导致TL强度较低。随着含量增加至10%，薄膜中TPE-4N分子的分布变得均匀，TL强度显著提升。然而，当TPE-4N含量进一步增加至15%或20%时，分子开始聚集形成团簇，这种不均匀的分布反而降低了TL强度。此外，施加力的增加也会导致TL强度的变化。在较低的施加力下，摩擦产生的区域较小，只有少量TPE-4N分子被激活，从而导致较低的发光强度。随着施加力增加至3N，摩擦区域扩大，更多的TPE-4N分子被破坏，发光强度达到峰值。然而，当施加力继续增加至5N时，薄膜被过度压缩，导致TPE-4N分子从摩擦区域的中心向边缘移动，甚至造成薄膜表面损伤，从而降低了发光强度。

滑动线速度的增加同样会对TL强度产生影响。随着滑动速度提高，摩擦产生的热量增加，导致用于发光的能量减少，从而使得TL强度下降。实验表明，在相同的TPE-4N含量和施加力条件下，滑动速度的增加会导致TL强度的持续降低。此外，对薄膜的耐久性研究也显示，随着摩擦次数和暴露时间的增加，TL强度逐渐下降。这种下降可能是由于薄膜表面的摩擦损伤累积所致。因此，TPE-4N@PU薄膜在工程应用中仍面临诸多挑战，特别是在高温和高湿环境下，其耐久性需要进一步研究和改进。

本研究不仅揭示了TPE-4N@PU薄膜在不同加载条件下的TL响应机制，还为开发新型的柔性电子皮肤（e-skin）技术提供了理论依据。通过系统研究发光物质含量、施加力和滑动线速度对TL强度的影响，研究人员能够更全面地理解机械致发光材料的行为特性，并为其实用化和工程应用提供优化方案。这些研究结果有助于推动MCL材料在智能传感、信息加密和结构监测等领域的广泛应用，同时也为未来的研究方向提供了参考。