聚合物-有机复合材料在应变和静水压力作用下的机械发光现象

《ACS Applied Optical Materials》：Mechanoluminescence of Polymer–Organic Composites under Strain and Hydrostatic Pressure

水下机械荧光传感器研究基于DHN/PVDF复合材料，机械应变及压力可引发结晶态-无定形态转变，荧光强度提升达145%，输出电压4V，DFT计算证实电荷分布变化。该材料适用于水下可视化与通信。

　　

基于水下的物联网发展使得荧光传感器在关键技术进步中受到了广泛关注。因此，水下机械发光（ML）传感技术为传感器和自供电防水显示器创造了多种应用。然而，开发能够对多种刺激具有高灵敏度响应的单分子基自适应材料仍然是一个挑战。本文介绍了一种基于荧光配体DHN的柔性传感器，该传感器采用PVDF聚合物基质制备成PVDH，从而能够在机械应变和水下压力下实现对外部刺激的荧光增强。对于PVDH来说，机械刺激使其从晶体状态转变为非晶状态，使其光致发光增强约75%；而拉伸（应变约16%）则使其光致发光增强约145%，这是由于在非晶状态下形成了分子聚集体。此外，机械应力下该器件的输出电压增加了约4伏特。深入的密度泛函理论（DFT）计算通过研究DHN配体中的电荷分布和轨道重叠进一步支持了实验观察结果。此外，该薄膜在受到水下压力时仍能保持清晰的可视化效果，并且在暴露于不同杂质时荧光稳定性良好。因此，这项研究揭示了利用配体的荧光和机械变色特性来设计先进的水下传感器，以实现可视化和通信功能。