Im Vergleich zu zerstörerischen mechanolumineszenten Materialien weisen Fallen-gesteuerte mechanolumineszente Materialien signifikante Vorteile wie strukturelle Unversehrtheit und wiederholbare Lumineszenz auf und zeigen breite Anwendungsperspektiven in Bereichen wie Spannungsvisualisierung, Fälschungsschutz und Spannungsensorik. Die Entwicklung leistungsfähiger Fallen-gesteuerter mechanolumineszenter Materialien ist von großer Bedeutung für die Förderung der praktischen Anwendung der mechanolumineszenten Technologie. In dieser Studie wurde erfolgreich ein neuartiges Fallen-gesteuertes mechanolumineszentes Material Mg₃Y₂Ge₃O₁₂∶Tb³⁺ hergestellt. Mittels verschiedener Charakterisierungsmethoden wie Röntgendiffraktion, Rasterelektronenmikroskopie, Anregungs- und Emissionsspektren, Nachleucht-Abklingkurven, Nachleuchtspektren, Thermolumineszenzkarten, mechanolumineszente Spektren, zeitnahe Photonsignalaufnahme und piezoelektrische Kraftmikroskopie wurden die Kristallstruktur, Leuchteigenschaften und der Mechanismus der wiederholbaren mechanolumineszenten Emission systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Emissionsspektren in den Modi Photolumineszenz, Nachleuchten und mechanolumineszenz für Mg₃Y₂Ge₃O₁₂∶Tb³⁺ hochgradig konsistent sind. Die helle grüne Emission stammt hauptsächlich vom ⁵D₄→⁷F₅-Übergang des Tb³⁺. Die Thermolumineszenzanalyse zeigt, dass die breitbandige Verteilung der Ladungsträgerfallen im Material ein wichtiger Grund für das langanhaltende Nachleuchten und die wiederholbare mechanolumineszente Emission ist. Zyklische Reibungsexperimente zeigen eine gute lineare Beziehung zwischen der mechanolumineszenten Intensität und dem mechanischen Stimulationsdruck, und nach dem Abklingen der Lumineszenz kann der Ursprungszustand durch UV-Bestrahlung vollständig wiederhergestellt werden. Die Charakterisierung mittels piezoelektrischer Kraftmikroskopie bestätigt zudem, dass der mechanisch induzierte lokale piezoelektrische Effekt eine Schlüsselanregung für die wiederholbare mechanolumineszente Emission des Materials darstellt. Diese Arbeit erweitert nicht nur das Forschungssystem leistungsstarker wiederholbarer mechanolumineszenter Materialien, sondern liefert auch wichtige experimentelle Grundlagen für das tiefere Verständnis des Lumineszenzmechanismus.

mechanolumineszenz;Wiederholbarkeit;Fallen;piezoelektrischer Effekt