前沿拓展：

19世紀的法國雕塑家羅丹曾說過：“生活中不缺少美只是缺少發現美的眼睛”。誠然，生活中很多有趣的現象往往總是被我們所忽視，你觀察過黑暗中破碎或者砸碎冰糖時的亮光嗎？你注意過猛烈撕開透明膠帶時的藍色閃光嗎？這些都是在日常生活中隨處可見的兩個物體在摩擦過程中產生的一種奇特的摩擦發光現象。不過，冰糖和透明膠帶的摩擦發光確實不算是很強，想要用儀器清楚地記錄下來也不太容易。

今天，我們來欣賞另外一種更加強烈的摩擦發光，不過這個在日常生活中就不容易觀察到了。隨著科技的發展，摩擦發光已經成為了一個日趨興盛的科學研究方向。

那么什么是摩擦發光？摩擦發光到底有什么作用呢？

現在將材料在摩擦、刮劃、擠壓、撞擊等外界機械刺激時所產生的發光現象都稱為摩擦發光。它能夠將無處不在的機械能轉化為我們肉眼可見的光學信號，這就相當于給人眼裝上了“系統外掛”，只需觀察摩擦過程中的發光信號，就可直觀獲得摩擦過程中的各種力學行為。

因這種神奇特性，近年來，摩擦發光引起了科研工作者的廣泛關注并在眾多領域中展示出了巨大的應用價值，如用于應力分布檢測、動態壓力傳感、信息加密和防偽等。然而，摩擦發光對力學信號的監測，目前主要以材料的發光強弱作為判斷依據，這種方法容易受周圍環境和主觀判斷的影響，極大地制約了其在實際中的應用。

結合以上問題，近日，中國科學院蘭州化學物理研究所摩擦物理與傳感課題組王趙鋒研究員團隊與西北師范大學薛中華教授研究團隊和美國康涅狄格大學Luyi Sun教授團隊合作，設計開發出了一種具有兩種脾性發光中心的摩擦發光材料（Sr2P2O7:Eu,Y），如圖1。將該材料復合到彈性基體（聚二甲基硅氧烷）后，在不同力學條件刺激下，兩種脾性的發光中心將產生不同發光顏色的光學響應。

圖1 Sr2P2O7:Eu,Y/PDMS彈性體的微觀形貌和摩擦發光性能

研究人員利用Sr2P2O7:Eu,Y材料中兩種不同脾性發光中心對外力響應的差異性，實現了 Sr2P2O7:Eu,Y/PDMS 柔性材料在應力/應變驅動下摩擦發光顏色的動態演變。如圖2，在裸眼直接觀測條件下，材料在較小的應力/應變區間時表現出藍色發光，而在較大的應力/應變區間時則表現為粉色發光，由此實現了用可視化的發光顏色來半定量地判斷材料內部的應力/應變信息，這種方法因此被稱為可視化力學傳感。

圖2 應力/應變驅動下Sr2P2O7:Eu,Y/PDMS彈性體摩擦發光顏色演變過程，以及基于摩擦發光顏色的可視化力學傳感驗證。

該方法具有很強的實用性和可操作性，為實現結構健康監測、生物力學監測、人工智能皮膚、人機交互、物聯網等領域中力學信息的實時感知提供了一種新型、實用的方法和途徑。

以上結果近期發表在Nano Energy期刊上（Nano Energy,2021, 83, 105860）。該工作得到了國家自然科學基金、甘肅省杰出青年基金、中科院人才計劃、蘭州化物所以及固體潤滑國家重點實驗室的支持。

來源：中國科學院蘭州化學物理研究所

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