一、成果简介
应力发光是指材料在受到外部动态机械刺激产生发光的现象。由于能够用将日常生活中随处可见的运动机械能转换成光能，在过去几年中受到了人们的广泛关注，相关研究发展迅速。
本研究开发出一系列低成本、多种颜色、环境友好与生物兼容的应力发光材料Ca2P2O7: X (Ce3+, Eu2+/3+, Tb3+, Dy3+, Mn2+, Sm3+)。所有材料在外部机械负载作用下均表现出各自发光中心的特征发射。发射范围涵盖紫外、蓝光、绿光、黄光、红光波段，展现出丰富的发光颜色，并且在多次循环周期内呈现出出色的稳定性与自恢复特性。此材料的应力发光强度随着外部机械负载的增加呈现线性增加的趋势，因此具有潜在的应力传感的价值。利用第一性原理探究了Ca2P2O7:X应力发光的机理，计算结果表明其纵向压电系数d33高达24.90 pc/N，结合实验数据证明了样品的应力发光是由材料受力时所产生的内建电场与外部摩擦摩擦电场共同作用导致的。
最后本研究将Ca2P2O7: X与聚二甲基硅氧烷（PDMS）、环氧树脂、常用的补牙材料（Te-Econom）结合，设计了能够应用在击剑运动比赛、贴合人体的的柔性薄膜皮肤和仿真牙冠保护涂层的应用器件，并且测试了浸泡材料30天的人造唾液中所含的元素。发现只含有少量对人体友好且容易代谢的Ca，P元素，并没有发现其它有害元素，因此证明了Ca2P2O7: X的生物安全性，具有广阔的应用前景。
二、图文导读
图1 a）CPO:X（X = Ce³⁺、Eu²⁺/³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Mn²⁺、Sm³⁺）的XRD图谱以及CPO相的标准数据（PDF#00–033–0297）；b）CPO的XRD Rietveld精修结果；c）CPO晶体结构示意图以及Ca1–Ca4与氧原子的配位多面体（Ca1为九配位，Ca2为八配位，Ca3和Ca4为七配位）。
图2掺杂不同离子的CPO的光致发光（PL）光谱和色坐标图（Ce³⁺；Eu²⁺/³⁺；Tb³⁺；Dy³⁺；Mn²⁺；Sm³⁺）
图3 a）CPO:Sm³⁺的机械致发光（ML）示意图；b）CPO:Sm³⁺在PET中的机械致发光照片；c）CPO:Sm³⁺在PDMS中的机械致发光照片；d–i）掺杂不同离子的CPO的机械致发光（ML）光谱（Ce³⁺，Eu²⁺/³⁺，Tb³⁺，Dy³⁺，Mn²⁺，Sm³⁺）。
图4 a、b）CPO:X（X = Ce³⁺、Eu²⁺/³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Mn²⁺、Sm³⁺）中机械致发光（ML）机理示意图（MS表示机械刺激）。
图5 a）用于简单击剑比赛的计分接收装置示意图；b）附着在指关节上的可穿戴柔性“皮肤”，当指关节弯曲时会产生明亮的机械致发光（ML）信号；c）固定在机器人手臂上的人机交互装置，当机器人摆动手臂时会产生机械致发光现象；d）自制的模拟医用牙冠，在牙冠拆除过程中遇到牙钻时会产生机械致发光现象，从而帮助医生判断钻孔深度，保护牙冠下方的牙齿。
