近日，河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院發(fā)光與顯示團(tuán)隊(duì)在近紅外力致發(fā)光領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)工作“A Self-Powered Tactile Sensor Resistant to Environmental Interference”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Advanced Materials》（2025, e16596, IF = 27.4）。索浩博士為第一作者和通訊作者，碩士研究生李麗為共同第一作者，香港城市大學(xué)張?chǎng)尾┦亢屯蹁h教授為共同通訊作者。

近年來(lái)，能將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為可讀信號(hào)的觸覺(jué)傳感技術(shù)在人機(jī)交互等前沿領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。當(dāng)前主流觸感技術(shù)多基于摩擦起電原理，雖具有自供電、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，卻極易受界面環(huán)境因素干擾，從而顯著影響其實(shí)際應(yīng)用的可靠性和耐久性?；?/span>ZnS力致發(fā)光（Mechanoluminescence, ML）的傳感器件雖被提出作為潛在替代方案，但其ML發(fā)光位于可見(jiàn)光波段，需搭配昂貴的專(zhuān)用探測(cè)單元并在黑暗環(huán)境中使用，限制了實(shí)用化推廣。為解決上述難題，本研究提出了一種基于壓電效應(yīng)的機(jī)械力-光-電轉(zhuǎn)換觸覺(jué)傳感系統(tǒng)，成功克服了環(huán)境干擾問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一類(lèi)新型ScBO₃:Cr³⁺晶體，能在單一機(jī)械力下產(chǎn)生高亮度、可高度自恢復(fù)的寬帶近紅外ML。該材料體系表現(xiàn)出高摻雜容忍度，采用組合摻雜后可在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ML發(fā)光的亞納米級(jí)（< 1 nm）精確調(diào)諧，產(chǎn)生超寬帶近紅外ML發(fā)射（半高寬 ~ 273 nm）?；诰?chǎng)調(diào)控工程，ML光譜與低成本硅光電二極管的最佳響應(yīng)區(qū)實(shí)現(xiàn)高度匹配，顯著提高了光電轉(zhuǎn)換效率?；谏鲜霾牧贤黄?，研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建出響應(yīng)快（~ 20 ms）、閾值低（~ kPa）且耐環(huán)境干擾的觸覺(jué)交互筆。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該設(shè)備在復(fù)雜光照和濕度環(huán)境下仍能實(shí)現(xiàn)高精度的筆跡認(rèn)證。本研究不僅拓展了ML材料在自供電傳感中的應(yīng)用前景，也為下一代抗干擾人機(jī)交互設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了新思路。

以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程、河北省自然科學(xué)杰出青年基金、燕趙黃金臺(tái)聚才計(jì)劃河北大學(xué)生命科學(xué)與綠色發(fā)展研究院青年拔尖人才培養(yǎng)項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/adma.202516596

（物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院 供稿）