- 機械發光傳感器采用雙功能聚合物外殼，提供環保且高分辨率的控制
- 來源：漢陽大學 發表于 2025/11/18
研究人員通過結合聚合物殼層實現雙功能色過濾，開發了這項新技術。圖片來源：漢陽大學崔孝成
機械發光（ML）材料在下一代技術的觸覺接口傳感器中具有吸引力，包括咬合控制用戶界面、醫療運動監測和微中透體感測，因為它們在機械刺激下無需外部電源即可發光。然而，其本質寬廣的發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開發。
為彌補這一知識空白，由韓國大學化學系教授崔孝成領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射強度。有趣的是，在所提系統中，F8BT的機器學習誘導光致發光補償了這一損失——這是該方法的一個關鍵區別優勢。F8BT殼體的這一新穎雙重功能顯著降低了藍色區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。
研究人員通過實現使用ZnS：Cu@F8BT的新聞敏感色彩追蹤系統，演示了這一令人興奮工具的概念驗證。該系統正確區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。
這項技術極大地提升了諸如可穿戴傳感器用于量化太空環境中乘員活動的應用商業化潛力，以及通過咀嚼手勢實現輪椅作的嘴型機器學習控制器——其中左邊咀嚼意味著“左轉”，中心咀嚼意味著“前進”，右邊咀嚼表示“右轉”。
崔教授指出：“隨著老齡化社會加速發展，對環保、無電源的壓力感應技術的需求將日益增長，這些技術與老年人醫療直接相關，如運動監測解決方案和輔助機器人。我們的系統預計將成為機器人和生物醫學工程中各種應力-光感測技術的下一代替代方案。”
從長遠來看，這項技術將改進能量收集傳感器和將機械能轉化為光的接口，成為一種環保解決方案，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，適合災害現場、偏遠基礎設施、深海和太空等電力受限環境。
預計在未來五到十年內，這項創新將實現無電池的高分辨率傳感器網絡，涵蓋顯示屏、可穿戴設備和工業安全領域。
“總體來說，我們的技術邀請我們想象一個未來的機械發光世界。集成ML材料的ML紡織品和鞋類可以響應人體運動發光，實現夜間跑步時的定位，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，在災難環境中傳遞救援信號，“崔教授樂觀地總結道。
更多信息：Hong In Jeong 等，通過共軛聚合物殼層實現雙功能色濾的高精度機械發光觸覺傳感器，Advanced Materials（2025）。DOI：10.1002/adma.202508917
期刊信息：先進材料
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