摩擦发光！这种新材料揉一揉就亮了

烟台力致发光材料打破国外垄断，在可穿戴电子设备、人工电子皮肤等领域前景广阔

　　□ 本报记者 从春龙
　　本报通讯员 黄秋平

　　摩擦起电大家都很熟悉，但你见过摩擦发光吗？
　　近日，记者在烟台先进材料与绿色制造山东省实验室（黄渤海实验室），见到了这种全新的力致发光材料——无需通电，用手轻轻揉搓、摩擦，就能发出光亮，如同在变魔术。
　　“这种力致发光材料能实现2万次以上的重复发光，性能远超国外同类产品，在新一代可穿戴设备、人工电子皮肤、生物力学检测等领域有广泛的应用场景。”烟台先进材料与绿色制造山东省实验室（黄渤海实验室）研究员王赵锋介绍，2025年实验室实现了10公斤规模化量产，目前正加速迈向产业化。
　　高端力致发光材料长期被国外垄断，国内研究依赖进口原料，成本过高。而且，自主开发的材料普遍存在重复性和稳定性不足的问题，产业化困难重重。为打破国外垄断，实验室将力致发光材料作为重要课题开展研究。
　　要实现突破，第一关是要找到更为大众化、成本低的国产原材料。
　　力致发光材料开发普遍采用的是试错法，这种方式要消耗大量的人力物力，开发周期很长，结果还不可控。为此，研究团队决定从基础理论入手，建立原创性的物理机理模型，为材料研发提供理论指导。
　　研究团队将精密的密度泛函理论计算与前沿实验表征技术相结合，建立了“界面摩擦电场诱导电子轰击”发光机制理论模式。理论模型建立后，研究人员能够从微观层面理解并预测材料的宏观性能，变“盲目筛选”为“理性设计”。
　　通过反复研究，团队设计出一种全新的微观结构：将铕离子嵌套进氯磷酸钡钙的晶体骨架，再以透明柔性高分子材料包裹。受力时，微观结构摩擦碰撞产生高能电场，在电场作用下，电子加速轰击铕离子，从而发光。
　　由于选择的都是大众化的原材料，复合材料成本仅为国外同类材料的五分之一。
　　第二关是大批量制备。
　　在实际应用中，只有细腻的粉末才便于和其他有机材料混合做成薄膜和涂层。但研究人员发现，10公斤的原材料经过1000余摄氏度的高温烧制后，因温度不均，很容易结成硬块，从而丧失大部分发光的性能。团队又进一步调整原材料配比和烧制工艺，创新性提出“自崩解法”，烧结出具有自崩解特性的粉体。
　　烧出粉体之后，放入水中就会慢慢化开，然后变成一个一个分散的粉体。这完美避开了机械粉碎带来的损伤，保障了量产材料性能的一致性与高品质。下一步，团队将开展百公斤级制备试验，预计未来两年内将产能提升至百公斤级。
　　随着基础研究与量产技术的突破，力致发光材料的应用画卷正徐徐展开。王赵锋介绍，力致发光材料可以用于智能机器人的“触觉皮肤”，机器人与物体接触或者产生摩擦时，可以通过光信号精准感知接触力度、接触范围。作为一种新材料，它还有很多应用场景有待开发。