NC：用于高性能机械发光平台的超弹性和负摩擦电聚合物基质
大家好，今天给大家分享的是Nature Communications上的文章“Super elastic and negative triboelectric polymer matrix for high performance mechanoluminescent platforms”
【摘要】
机械发光平台将荧光粉与弹性聚合物基质相结合，由于其优异的弹性和机械驱动的发光特性而出现在智能可穿戴技术中。然而，由于对聚合物基质行为的误解，它们的发光性能往往会在极端弹性条件下下降。在这里，我们通过弹性驱动的界面摩擦电效应揭示了聚合物基质在机械发光中的作用，实现了高弹性和高亮度。通过研究弹性聚合物和铜掺杂硫化锌微粒之间的相互作用，我们发现弹性显著控制机械发光的摩擦电效应。特别是，高负摩擦电成为克服极端弹性条件下不良摩擦电效应的关键。这导致了聚丁烯己二酸酯-共-对苯二甲酸酯硅烷和聚碳酸酯硅烷的发现，实现了超过 100% 的显著弹性和 139 cd/m2 的亮度。这些发现为根据各种智能可穿戴应用的系统参数选择最佳聚合物基质提供了基本见解。
图 1 | ML 平台的弹性聚合物基质的特性。的等值面图。
图 2 | ML 亮度取决于聚合物基质的弹性
图 3 | ML亮度取决于聚合物基质的摩擦电
图 3 | ML亮度取决于聚合物基质的摩擦电
图 4 | 基于 ZnS：Cu 单粒子水平的聚合物基质的弹性和摩擦电的 ML 性能
图 5 | 具有超弹性、负摩擦电聚合物基质的人体运动检测 ML 纺织传感器表现出高 ML 性能。
【结论】
总之，我们为选择具有弹性和亮度性能的高质量 ML 平台的聚合物基质提供了合理的指导方针。通过利用一系列聚合物基质，我们揭示了聚合物基质在 ML 过程中的作用，其基础是弹性和摩擦电是独立决定 ML 亮度的关键基本因素。作为主要基本因素，弹性不仅调节 ZnS：Cu 和聚合物基质之间的孔隙大小 (dgap)，而且还提供了摩擦电效应决定 ML 亮度的可能性。至于次要基本因素，摩擦电对于确定 ML 亮度至关重要，这归因于负表面电荷密度，使电荷在界面处积累以激活 ML。总之，通过利用单粒子水平的 ML 效应的原位微观分析，我们认为 ML 亮度不是直接受弹性控制，而是由界面孔隙处产生的摩擦电效应控制，而摩擦电效应由弹性决定。我们的指导方针促成了新型聚合物基质聚丁二酸对苯二甲酸丁二醇酯硅烷 (Eco Flex, EF) 和聚碳酸酯硅烷 (Dragon Skin, DS) 的发现，它们不仅提供了归因于聚合物弹性的超过 100% 的高弹性性能，而且还通过有效的电荷积累显示出 139 cd/m2 的显着 ML 亮度，这是迄今为止在 60% 以上的极端应变区域中的最高亮度。此外，用于人体运动检测的织物型 ML 纺织传感器采用了发现的新型 EF 和 DS，在膝盖和肘部的身体运动下显示出高达 90% 应变区域的出色 ML 亮度，从而实现了卓越的信号分辨率。 我们的研究提供了易于理解的基本见解，可在各种智能可穿戴 ML 应用中选择新型 ML 聚合物基质。
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原文DOI：https::/doi.org/10.1038/s41467-025-56007-5
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