Fotoluminiscencia y mecanoluminiscencia autorrecuperable sin preirradiación del vidrio microcristalino SrO-Ga2O3-B2O3:Eu³⁺

JIANG Rong ,  

ZHAO Shujuan ,  

AO Yucheng ,  

CAI Gemei ,  

摘要

Los materiales de mecanoluminiscencia (ML) tienen un gran potencial de aplicación porque pueden convertir directamente la energía mecánica en energía luminosa, mostrando importantes ventajas en el campo de la detección dinámica de tensión, la protección inteligente contra falsificaciones y la interacción hombre-máquina. Actualmente, los materiales ML de alto rendimiento se basan principalmente en un mecanismo de control de trampas, que requiere una preirradiación para llenar los portadores de carga. Esta dependencia limita significativamente la facilidad de uso en escenarios de monitoreo en tiempo real y continuo. Además, los fósforos en polvo tradicionales presentan problemas de baja estabilidad ambiental y alta dispersión lumínica al combinarse con polímeros. Por tanto, el desarrollo de nuevos materiales de mecanoluminiscencia que no requieran preirradiación, que posean características de autorrecuperación en tiempo real, junto con una alta estabilidad química y transparencia óptica, se ha convertido en un desafío clave en el campo de los sensores inteligentes. En este estudio, se utilizó el método de fusión y temple rápido combinado con un tratamiento térmico posterior para preparar con éxito vidrio microcristalino transparente SrO-Ga2O3-B2O3:Eu3+. Los análisis por XRD y TEM mostraron la precipitación uniforme de la fase principal nanocristalina SrGaBO4 en la matriz vítrea. Bajo excitación ultravioleta, el vidrio microcristalino exhibe una luz roja característica de Eu3+, atribuida principalmente a la transición eléctrica 5D07F2. Al combinar el polvo de vidrio microcristalino con PDMS para formar una película flexible, se produce una luminiscencia de estrés roja visible a simple vista bajo tensión mecánica como estiramiento, fricción y compresión sin necesidad de preirradiación, con alta coincidencia entre el centro de emisión y la fotoluminiscencia. La prueba de termoluminiscencia no detectó señales evidentes de niveles de defectos, descartando el mecanismo de liberación de trampas y confirmando que la luminiscencia de estrés se debe principalmente a la excitación inducida por triboelectricidad, mostrando una respuesta en tiempo real y autorrecuperación sobresalientes, superando la limitación de los materiales tradicionales basados en trampas que requieren preirradiación. Esta película compuesta presenta amplias perspectivas de aplicación en visualización mecánica dinámica, sensores portátiles y protección anticopia, ofreciendo una base experimental y teórica importante para el diseño y desarrollo de nuevos materiales ML de alto rendimiento sin preirradiación.

关键词

mecanoluminiscencia; vidrio microcristalino; triboelectricidad; autorrecuperación

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