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傳統傳感材料往往局限于單一物理量的檢測，而環境復雜的實際場景常需多參數同步監測。近期，浙大城市學院的一項突破性研究通過設計新型發光材料Sr?MgSi?O?: Eu2?/ Dy3?（SMSO），成功實現光致發光（PL）、應力發光（ML）與長余輝發光（PersL）的三重響應，并首次將PersL用于壓力傳感，結合3D打印技術開發出可編程光學編碼平臺，為智能傳感與防偽領域帶來革新！

一、材料核心創新：三模協同，突破性能瓶頸

1.應力傳感：線性響應，寬動態范圍

在3~30 N力學范圍內，ML強度與外力呈線性關系，歸因于材料中氧空位與Dy3?/Dy2?陷阱態的協同作用。這種特性使其可用于應力監測預警、智能結構健康監測等領域。

2. 壓力傳感：從“瞬態應力傳感”到“持續高壓傳感”

傳統應力發光材料（如硫化物）依賴瞬時力學刺激發光，而SMSO材料通過陷阱能級調控，在壓力刺激下不僅產生ML信號，還能通過PersL實現秒級持續發光，首次將PersL壽命作為壓力傳感參數。實驗顯示，其壓力靈敏度高達42% GPa?1（PL壽命模式），遠超現有報道。

3. 溫度傳感：納米級精度響應

SMSO的PL光譜帶寬（FWHM）和壽命對溫度變化極其敏感：1）FWHM靈敏度：0.05 nm/K，可檢測微小溫度波動；2）PL壽命靈敏度：1.29%/K，適用于寬溫域（-50~300℃）。這種雙參數響應機制通過晶體場效應和載流子躍遷路徑調控實現，為高精度非接觸測溫提供新方案。

圖1. a) SMSO應力發光實驗裝置示意圖；b) 輻照后應力發光光譜；c)不同外力下積分發射信號（PersL+ML）時變曲線；d) 24 N下PersL（綠）與PersL+ML（藍）對比，粉色區域為應力發光總量；e)應力發光-力線性擬合；f)輻照后3 h發射光譜；g)輻照后3 h（上）、5 h（下）積分強度-時間關系；h) PersL（綠）、30 N加載（藍）及淬滅后（紫）歸一化光譜；i)PersL+ML（藍）與ML（紫）、PersL（綠）光譜線性組合的發射峰對比。

圖2. a) 高壓測量裝置簡圖；b) 不同壓力下SMSO的歸一化PL發射光譜；c)發射峰峰位-壓力關系；d) 對應的非歸一化PL發射光譜；e) CIE色度圖示發射顏色隨壓力變化；f) 發射帶半峰全寬（FWHM）壓力依賴性以及絕對靈敏度曲線；g) 已報道壓力傳感器壓力靈敏度（dλ/dp）對比。

二、技術突破：三模壓力傳感器與光學編碼

1. 三模壓力傳感器：肉眼可見的“熒光顏色預警信號”

SMSO在高壓下（0.5~8.9 GPa）PL發射峰紅移達64.3 nm，肉眼可辨顏色從青色漸變至黃綠色。結合以下模式，靈敏度全面領先：

譜移模式：-297.4 cm?1/GPa（8.11 nm/GPa）；

帶寬模式：272.7 cm?1/GPa（14.8 nm/GPa）；

壽命模式：42% GPa?1（歷史最高）。

2. 3D打印光學編碼：防偽與信息存儲

通過將SMSO顆粒嵌入聚合物基質，團隊利用3D打印技術制備出夜視安全標志、8位光學碼及QR碼。PersL特性使這些標簽在無外界光源下持續發光數小時，且支持光/力雙響應加密，為高端防偽和物聯網標識提供新思路。

圖3. 基于含高效PersL的SMSO顆粒3D打印聚合物實現防偽、夜視安全標識、8位光學編碼及QR碼應用。a) 8×10二進制矩陣編碼“AFTER GLOW”信息：PersL非活性單元（0）與活性單元（1）；b) 3D打印設備制備PersL活性聚合物部件；c) 3D打印PersL安全標志（SOS、EXIT）；d) 禁煙、禁拍標識；e) QR碼加密圖案設計及光學圖像（紫外激發后暗場成像）

三、科學機制：陷阱調控與能量遷移

1. 陷阱能級設計

材料中Eu2?作為發光中心，Dy3?作為陷阱調控劑，通過不等價摻雜（Eu2?替代Sr2?）引入氧空位，形成深度可控的電子陷阱。外界刺激（光/力/熱）觸發陷阱中載流子的釋放，產生多模發光信號。

2. 動態能量傳遞

光激發：紫外光激發Eu2?的4f→5d躍遷，部分能量存儲于Dy3?陷阱；

力學刺激：應力誘導晶格畸變，加速陷阱電子隧穿至發光中心；

熱擾動：溫度變化改變陷阱深度，調控載流子釋放速率。