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  近些年來，摩擦起電誘導(dǎo)電致發(fā)光（TIEL）器件憑借其簡單的結(jié)構(gòu)、高應(yīng)力響應(yīng)性、高耐久性的優(yōu)勢(shì)受到了研究者們的廣泛關(guān)注，并且在觸覺傳感器、人機(jī)交互界面領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。然而目前常見的TIEL器件的發(fā)光性能、壓力響應(yīng)和空間分辨率仍然需要進(jìn)一步提高，如何進(jìn)一步提高TIEL器件的發(fā)光性能仍是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。

圖1.（a）TIEL-skin的結(jié)構(gòu)示意圖；（b）ZEPH 薄膜的發(fā)光強(qiáng)度隨ZnS:Cu含量變化圖；（c）TIEL發(fā)光強(qiáng)度的ZnS:Cu含量變化圖；（d）TIEL發(fā)光強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)頻率變化圖；（e）TIEL發(fā)光的耐久性和穩(wěn)定性測(cè)試。

  近期，河南大學(xué)光伏材料省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王新教授團(tuán)隊(duì)提出了一種高亮度、高分辨率的柔性摩擦起電誘導(dǎo)電致發(fā)光皮膚（TIEL-skin），實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)成像和人機(jī)信息交互。當(dāng)ZnS:Cu熒光粉嵌入聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）形成ZEPH薄膜。ZEPH薄膜的發(fā)光強(qiáng)度與其內(nèi)部ZnS:Cu的含量、表面摩擦材料以及滑動(dòng)頻率密切相關(guān)。當(dāng)ZnS:Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%、摩擦材料為nylon6、滑動(dòng)頻率為2.3 Hz時(shí)，實(shí)現(xiàn)了ZEPH薄膜的最優(yōu)化TIEL發(fā)光性能。同時(shí)，ZEPH薄膜在與nylon6經(jīng)歷1400次滑動(dòng)循環(huán)之后，仍然能夠保持穩(wěn)定的發(fā)光強(qiáng)度，具有較好的性能穩(wěn)定性。為了展示ZEPH薄膜的低壓力響應(yīng)，采用條狀（寬度5 mm）nylon6膜一端與ZEPH薄膜表面輕輕接觸滑動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在1.25 kPa壓強(qiáng)下就能夠?qū)?dòng)態(tài)相互作用力轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)TIEL發(fā)光，如圖2a-c所示。另一方面，為了驗(yàn)證TIEL發(fā)光強(qiáng)度，通過與2 V直流電壓點(diǎn)亮商業(yè)LED的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)TIEL的發(fā)光強(qiáng)度是綠色LED發(fā)光強(qiáng)度的2.5倍，如圖2d所示，同時(shí)，在白光條件下，他們也能夠?qū)崿F(xiàn)肉眼直接觀察到TIEL的發(fā)光，如圖2e所示，進(jìn)一步驗(yàn)證了ZEPH薄膜具有優(yōu)越的TIEL發(fā)光性能。另外，ZEPH薄膜的TIEL實(shí)現(xiàn)空間分辨率為220 μm的指紋成像，如圖2f-g所示。因此，ZEPH薄膜的TIEL為增強(qiáng)觸覺器件的實(shí)時(shí)可視化成像提供出了一種簡單有效的方法。該工作以“High-Brightness, High-Resolution, and Flexible Triboelectrification-Induced Electroluminescence Skin for Real-Time Imaging and Human–Machine Information Interaction”為題發(fā)表在（Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2201292）上。文章的第一作者是河南大學(xué)碩士研究生賈春洋，通訊作者是王新教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。

圖2.（a）條狀nylon6膜在ZEPH 薄膜表面滑動(dòng)的示意圖；（b）條狀nylon6膜一端在ZEPH 薄膜表面滑動(dòng)產(chǎn)生的TIEL發(fā)光照片；（c）TIEL發(fā)光強(qiáng)度隨壓力壓強(qiáng)增大而增強(qiáng)，最小壓力響應(yīng)值為1.25 kPa；（d）ZEPH 薄膜的TIEL和商用LED發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比光譜圖，插圖為二者的亮度對(duì)比圖；（e）ZEPH 薄膜的TIEL在白光下的發(fā)光圖像；（f）表面印有指紋圖案硅膠的SEM圖片；（g）指紋圖案的TIEL發(fā)光成像。

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于接觸起電實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)電致發(fā)光器件光學(xué)性質(zhì)研究的最新進(jìn)展之一。利用摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的工作原理，課題組發(fā)展了一系列基于摩擦發(fā)電的自驅(qū)動(dòng)傳感器和能源收集器件。電極材料是TENG的重要組成部分，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于KI溶于甘油的電介質(zhì)的工作電極，構(gòu)建了具有可拉伸和形狀自適應(yīng)的TENG，并且該器件具有超過1年的長期穩(wěn)定性，利用該器件能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互（Adv. Funct. Mater.2021, 31, 2007221.）；為了適用惡劣環(huán)境收集機(jī)械能的需要，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于導(dǎo)電、可拉伸和耐凍有機(jī)水凝膠（1.6 S/m）為電極的應(yīng)力傳感器件和TENG，并實(shí)現(xiàn)了抗凍性的TENG （Nano Energy, 2022, 95, 106967.）；另外，基于激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）陣列電極的自驅(qū)動(dòng)傳感器件及其觸覺成像研究，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸覺、滑動(dòng)觸覺和軌跡追蹤的功能及其實(shí)時(shí)成像功能 (Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2100709)；同時(shí)，利用激發(fā)直寫技術(shù)制備了圖案化的激光誘導(dǎo)銅電極（LIC），并且基于LIC構(gòu)建高輸出性能的TENG，以及LIC-TENG驅(qū)動(dòng)的圖案化的二維碼發(fā)光成像，實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)直接讀取光學(xué)信息的人機(jī)交互（Nano Energy, 2022, 97, 107116.）；以及其他相關(guān)工作（Nano Energy, 2020, 73, 104843；Nanoscale, 2021, 13, 18363）。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202201292