機械エネルギーを直接光エネルギーに変換できる応力発光（Mechanoluminescence、ML）材料は、動的応力センサー、スマート偽造防止、人間と機械のインタラクションなどの分野において大きな応用可能性を示している。現在、高性能な応力発光材料はトラップ制御メカニズムに依存しており、キャリアを充填するために事前照射が必要とされている。この事前照射への依存性は、リアルタイムかつ連続的なモニタリング環境での材料の使用の利便性を著しく制限している。さらに、従来の粉末状蛍光体はポリマーと複合した際に環境安定性が低く、光散乱が強いなどの問題を抱えている。したがって、事前照射を必要とせず、リアルタイムの自己回復特性を有し、高い化学的安定性と光学的透明性を兼ね備えた新しい応力発光材料の開発は、現在のスマートセンサー分野で差し迫った課題となっている。本研究では、融解急冷法と後続の熱処理プロセスを組み合わせて、SrO-Ga₂O₃-B₂O₃:Eu³⁺透明微結晶ガラスを成功裏に合成した。XRDおよびTEM分析により、ガラス基質中に均一なナノSrGaBO₄主結晶相が析出していることが示された。紫外線励起下で、微結晶ガラスは主に⁵D₀→⁷F₂電気双極子遷移に起因するEu³⁺の特徴的な赤色光を呈した。微結晶ガラス粉末をPDMSと複合して柔軟な薄膜を作製し、引張、摩擦、圧縮などの機械応力下で、事前照射なしで肉眼で見える赤色の応力発光を示し、発光中心は光励起発光と高い一致を示した。熱発光試験では明確な欠陥準位信号が検出されず、トラップ放出メカニズムを除外し、本応力発光が主に摩擦電気誘起励起に起因することを実証した。これにより、優れたリアルタイム応答性および自己回復特性を示し、従来の事前照射が必要なトラップ型材料の制約を効果的に克服した。この複合薄膜は動的機械可視化、ウェアラブルセンサー、暗号偽造防止などの分野で広い応用展望を持ち、事前照射の不要な高性能応力発光材料設計開発に重要な実験的根拠と理論的参考を提供する。

応力発光;微結晶ガラス;摩擦電気;自己回復