Fotorluminescência e luminiscência de tensão auto-recuperável sem pré-irradiação do vidro microcristalino SrO-Ga2O3-B2O3:Eu³⁺

JIANG Rong ,  

ZHAO Shujuan ,  

AO Yucheng ,  

CAI Gemei ,  

摘要

Materiais de mecanoluminescência (ML) têm grande potencial de aplicação ao converterem energia mecânica diretamente em energia luminosa, demonstrando ampla utilidade em sensores dinâmicos de tensão, proteção inteligente contra falsificação e interação homem-máquina. Atualmente, materiais ML de alto desempenho dependem majoritariamente do mecanismo de controle de armadilhas, que requer pré-irradiação para preencher portadores de carga. Essa dependência limita seriamente a conveniência de uso em cenários de monitoramento em tempo real e contínuo. Além disso, os pós fosforescentes tradicionais, quando compostos com polímeros, enfrentam problemas como baixa estabilidade ambiental e forte dispersão óptica. Portanto, desenvolver novos materiais ML que não precisem de pré-irradiação, que possuam características de autorrecuperação em tempo real, juntamente com alta estabilidade química e transparência óptica, tornou-se um desafio crucial no campo de sensores inteligentes. Este estudo utilizou o método de fusão com resfriamento rápido combinado com tratamento térmico subsequente para preparar com sucesso vidros microcristalinos transparentes SrO-Ga2O3-B2O3:Eu3+. A análise por DRX e MET indicou a precipitação uniforme da fase nanocristalina principal SrGaBO4 na matriz vítrea. Sob excitação ultravioleta, o vidro microcristalino exibiu luminância vermelha característica de Eu3+, atribuída principalmente à transição dipolar elétrica 5D0→7F2. Após composição do pó do vidro microcristalino com PDMS para formar filme flexível, sob tensões mecânicas como alongamento, atrito e compressão, ocorreu luminiscência de tensão vermelha visível a olho nu, sem necessidade de pré-irradiação, com alta correspondência entre o centro emissor e a fotoluminescência. Testes de termoluminescência não detectaram sinais evidentes de níveis defeituosos, descartando o mecanismo de liberação de armadilhas e confirmando que a luminiscência de tensão deriva principalmente da excitação induzida por triboeletricidade, apresentando respostas em tempo real e autorrecuperação excepcionais, superando o gargalo dos materiais tradicionais que precisam de pré-irradiação. Este filme composto possui amplas perspectivas de aplicação em visualização mecânica dinâmica, sensores vestíveis e proteção contra falsificação, fornecendo base experimental e referência teórica importantes para o design e desenvolvimento de novos materiais ML de alto desempenho sem pré-irradiação.

关键词

mecanoluminescência; vidro microcristalino; triboeletricidade; autorrecuperação

阅读全文