浙大城市学院&深圳大学:研发压力/温度传感+3D打印光学编码的多功能传感平台

传统传感材料往往局限于单一物理量的检测,而环境复杂的实际场景常需多参数同步监测。近期,浙大城市学院的一项突破性研究通过设计新型发光材料Sr₂MgSi₂O₇: Eu²⁺/ Dy³⁺(SMSO),成功实现光致发光(PL)、应力发光(ML)与长余辉发光(PersL)的三重响应,并首次将PersL用于压力传感,结合3D打印技术开发出可编程光学编码平台,为智能传感与防伪领域带来革新! 

一、材料核心创新:三模协同,突破性能瓶颈

1.应力传感:线性响应,宽动态范围

在3~30 N力学范围内,ML强度与外力呈线性关系,归因于材料中氧空位与Dy³⁺/Dy²⁺陷阱态的协同作用。这种特性使其可用于应力监测预警、智能结构健康监测等领域。

2. 压力传感:从瞬态应力传感持续高压传感

传统应力发光材料(如硫化物)依赖瞬时力学刺激发光,而SMSO材料通过陷阱能级调控,在压力刺激下不仅产生ML信号,还能通过PersL实现秒级持续发光,首次将PersL寿命作为压力传感参数。实验显示,其压力灵敏度高达42% GPa⁻¹(PL寿命模式),远超现有报道。

3. 温度传感:纳米级精度响应

SMSO的PL光谱带宽(FWHM)和寿命对温度变化极其敏感:1)FWHM灵敏度:0.05 nm/K,可检测微小温度波动;2)PL寿命灵敏度:1.29%/K,适用于宽温域(-50~300℃)。这种双参数响应机制通过晶体场效应和载流子跃迁路径调控实现,为高精度非接触测温提供新方案。


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