近日，河北大学物理科学与技术学院发光与显示团队在近红外力致发光领域取得重要进展，相关工作“A Self-Powered Tactile Sensor Resistant to Environmental Interference”以河北大学为第一单位发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》（2025, e16596, IF = 27.4）。索浩博士为第一作者和通讯作者，硕士研究生李丽为共同第一作者，香港城市大学张鑫博士和王锋教授为共同通讯作者。
近年来，能将机械刺激转化为可读信号的触觉传感技术在人机交互等前沿领域受到广泛关注。当前主流触感技术多基于摩擦起电原理，虽具有自供电、高灵敏度等优点，却极易受界面环境因素干扰，从而显著影响其实际应用的可靠性和耐久性。基于ZnS力致发光（Mechanoluminescence, ML）的传感器件虽被提出作为潜在替代方案，但其ML发光位于可见光波段，需搭配昂贵的专用探测单元并在黑暗环境中使用，限制了实用化推广。为解决上述难题，本研究提出了一种基于压电效应的机械力-光-电转换触觉传感系统，成功克服了环境干扰问题。团队开发出一类新型ScBO3:Cr3+晶体，能在单一机械力下产生高亮度、可高度自恢复的宽带近红外ML。该材料体系表现出高掺杂容忍度，采用组合掺杂后可在宽波长范围内实现ML发光的亚纳米级（< 1 nm）精确调谐，产生超宽带近红外ML发射（半高宽 ~ 273 nm）。基于晶场调控工程，ML光谱与低成本硅光电二极管的最佳响应区实现高度匹配，显著提高了光电转换效率。基于上述材料突破，研究团队成功构建出响应快（~ 20 ms）、阈值低（~ kPa）且耐环境干扰的触觉交互笔。结合机器学习算法，该设备在复杂光照和湿度环境下仍能实现高精度的笔迹认证。本研究不仅拓展了ML材料在自供电传感中的应用前景，也为下一代抗干扰人机交互设备的设计提供了新思路。
以上工作得到了国家自然科学基金面上项目、中国科协青年人才托举工程、河北省自然科学杰出青年基金、燕赵黄金台聚才计划河北大学生命科学与绿色发展研究院青年拔尖人才培养项目等经费的支持。
论文链接： https://doi.org/10.1002/adma.202516596
（物理科学与技术学院、科学与技术创新研究院 供稿）
冀公网安备 13060602000986号