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- 機械發(fā)光傳感器采用雙功能聚合物外殼，提供環(huán)保且高分辨率的控制
- 來源：漢陽大學 發(fā)表于 2025/11/18
研究人員通過結(jié)合聚合物殼層實現(xiàn)雙功能色過濾，開發(fā)了這項新技術(shù)。圖片來源：漢陽大學崔孝成
機械發(fā)光（ML）材料在下一代技術(shù)的觸覺接口傳感器中具有吸引力，包括咬合控制用戶界面、醫(yī)療運動監(jiān)測和微中透體感測，因為它們在機械刺激下無需外部電源即可發(fā)光。然而，其本質(zhì)寬廣的發(fā)射光譜會降低分辨率并在傳感應用中引入噪聲，因此需要進一步的技術(shù)開發(fā)。
為彌補這一知識空白，由韓國大學化學系教授崔孝成領(lǐng)導的韓國和英國研究團隊，包括漢陽大學碩士生金南宇，最近采用了色濾波策略，為高分辨率機器學習觸覺傳感器鋪平了道路。他們的研究成果發(fā)表在《高級材料》期刊上。
本研究團隊將共軛聚合物聚（9,9-二甲氟烯-替代苯并噻二唑）（F8BT）涂覆在ZnS：Cu上，選擇性抑制490納米以下的發(fā)射，將半高處的全寬從94納米縮小至55納米。
色彩過濾通常能降低發(fā)射強度。有趣的是，在所提系統(tǒng)中，F(xiàn)8BT的機器學習誘導光致發(fā)光補償了這一損失——這是該方法的一個關(guān)鍵區(qū)別優(yōu)勢。F8BT殼體的這一新穎雙重功能顯著降低了藍色區(qū)域的高強度頻譜噪聲，提高了實際無功率觸覺控制器的分辨率。
研究人員通過實現(xiàn)使用ZnS：Cu@F8BT的新聞敏感色彩追蹤系統(tǒng)，演示了這一令人興奮工具的概念驗證。該系統(tǒng)正確區(qū)分了藍色和綠色的機器學習信號，展示了色度濾波策略帶來的高光譜分辨率。
這項技術(shù)極大地提升了諸如可穿戴傳感器用于量化太空環(huán)境中乘員活動的應用商業(yè)化潛力，以及通過咀嚼手勢實現(xiàn)輪椅作的嘴型機器學習控制器——其中左邊咀嚼意味著“左轉(zhuǎn)”，中心咀嚼意味著“前進”，右邊咀嚼表示“右轉(zhuǎn)”。
崔教授指出：“隨著老齡化社會加速發(fā)展，對環(huán)保、無電源的壓力感應技術(shù)的需求將日益增長，這些技術(shù)與老年人醫(yī)療直接相關(guān)，如運動監(jiān)測解決方案和輔助機器人。我們的系統(tǒng)預計將成為機器人和生物醫(yī)學工程中各種應力-光感測技術(shù)的下一代替代方案。”
從長遠來看，這項技術(shù)將改進能量收集傳感器和將機械能轉(zhuǎn)化為光的接口，成為一種環(huán)保解決方案，減少對電池的依賴和電子廢棄物。憑借高色彩純度和可靠的光學解碼，它能夠長時間無需外部電源運行，并且僅能通過相機或光電二極管激活和讀取，適合災害現(xiàn)場、偏遠基礎(chǔ)設(shè)施、深海和太空等電力受限環(huán)境。
預計在未來五到十年內(nèi)，這項創(chuàng)新將實現(xiàn)無電池的高分辨率傳感器網(wǎng)絡(luò)，涵蓋顯示屏、可穿戴設(shè)備和工業(yè)安全領(lǐng)域。
“總體來說，我們的技術(shù)邀請我們想象一個未來的機械發(fā)光世界。集成ML材料的ML紡織品和鞋類可以響應人體運動發(fā)光，實現(xiàn)夜間跑步時的定位，同時兼顧安全和時尚目的。此外，基于ML的生存和防護裝備——如救生衣和保溫毯——能夠在電力供應有限或無法使用的情況下，在災難環(huán)境中傳遞救援信號，“崔教授樂觀地總結(jié)道。
更多信息：Hong In Jeong 等，通過共軛聚合物殼層實現(xiàn)雙功能色濾的高精度機械發(fā)光觸覺傳感器，Advanced Materials（2025）。DOI：10.1002/adma.202508917
期刊信息：先進材料
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