基于速敏型机械发光超材料的应变率放大设计与应用

为解决传统机械发光材料(MLMs)在慢速加载下亮度低、灵敏度不足的问题，研究人员通过将ZnS/PDMS复合材料与可逆结构失稳设计相结合，开发出具有快速突弹跳变特性的机械发光超材料。该设计使材料在准静态加载下局部应变率显著提升，发光强度提高约10倍且稳定循环3000次以上，在可重构信息存储和光学显示领域展现出应用潜力。

　　

机械发光(Mechanoluminescence, ML)材料能将机械力转化为光信号，在应力传感和智能穿戴领域极具前景。然而传统ZnS/PDMS（硫化锌/聚二甲基硅氧烷）复合材料需快速加载才能产生可见光，严重制约其在准静态场景的应用。这项研究通过精妙的超材料架构设计，利用突弹跳变(snap-through buckling)效应实现应变率局部放大——当材料承受缓慢外力时，内部微结构会发生剧烈形变，使嵌入的ZnS颗粒承受瞬时高应变率刺激。

实验数据显示，这种应变率放大机制使材料在慢速加载下的发光强度提升近10倍，且经过3000次循环后仍保持稳定性能。研究人员展示了两个创新应用：在黑暗环境中，通过机械按压可动态重编程发光图案，实现无需电子元件的加密信息存储；另通过阵列化设计构建了可交互式光学显示屏，其像素点亮度与按压速度呈正相关。该研究为开发新一代智能传感系统提供了新思路，将力学超材料的设计理念与刺激响应材料相结合，有望推动软体机器人和物理智能系统的发展。