背景介绍 

       应力发光是一种由于机械外力作用，在固体材料上引起的发光现象。应力发光纤维及纤维编织而成的织物可以在无需电源供给情况下实现光信号的发射，也有很好的可拉伸性和生物相容性。近年来，研究人员通过剪切、提拉等方式可得到应力发光纤维，并应用于应变传感、自供能显示和人体行为监测等，证明了其在可穿戴设备领域具有巨大的应用潜力。然而，目前制备得到的应力发光纤维直径都在近毫米范围，远大于常用的纺织纱线的直径（约几十微米），在应用于可穿戴设备时，难以满足人们对柔性的进一步需求。因此，未来在走向实际应用的过程中，如何制备超细应力发光纤维及实现其连续化生产是所面临的重要挑战之一。

        成果简介 

       近日，郑州大学金刚石光电材料与器件课题组开发了一种创新的粘涂方法，制备了直径仅120微米的超细应力发光纤维。在制备过程中，通过调控PDMS前驱液黏度抑制纤维制备过程中液滴的形成，得到的应力发光复合纤维具有光滑的表面结构，优异的ML性能和柔性。由连续应力纤维编织成的柔性平纹织物可通过手动拉伸实现自供能显示；此外，将应力发光纤维缝在衣服上时，可以实现人体行为的可视化监测。这种连续的超细应力发光纤维在可穿戴设备和人机交互方面具有广阔的应用前景。

        图文导读 

       图1. 超细应力发光纤维的制备和结构。（a）超细应力发光纤维的制备流程。（b）PU纤维、PU@PDMS/ZnS:Cu和应力发光纤维的SEM图像。（c）应力发光纤维的横截面SEM图像。（d）应力发光纤维的横截面高分辨伪彩色SEM图像。（e）已报道的应力发光纤维的直径。（f）打结后的应力发光纤维的图像。（g）拉伸纤维驱动应力发光的照片。（h）拉伸织物使织物中的纤维纤产生应力发光的照片。

       图2. 超细应力发光纤维的形成机理。（a）PU纤维浸涂不同浓度PDMS前驱液的照片。（b）不同浓度PDMS前驱液的润湿角和液滴直径与纤维的直径比。（c）液体包覆膜转换为液滴的过程示意图。（d）不同浓度PDMS前驱液的表面张力和黏度。（e）珍珠串结构和均匀结构的纤维在应变为50%时的应力场模拟。（f）提拉发和粘涂法制备的复合纤维的应力发光光谱。

       图3. 超细复合纤维的应力发光性能。（a）不同应变下的应力发光光谱。（b）应力发光强度与施加应变的线性拟合关系。（c）纤维不同位置处的应力发光强度。（d）纤维不同角度处的应力发光强度。（e）5000次拉伸循环过程中，在50%应变下应力发光强度的变化。（f）5000次弯曲循环过程中，在50%应变下应力发光强度的变化。

       图4. 应力发光纤维的连续制备。（a）应力发光纤维连续制备示意图。（b）平纹织物结构示意图。（c）应力发光纤维编织的平纹结构织物的实物照片。（d）折叠、卷和扭转后的应力发光织物的照片。（e）手动拉伸应力发光织物的照片。（f）应力发光织物经过洗涤后的应力发光强度。

       图5. 应力发光纤维应用于人体行为监测。（a）应力发光单根纤维编织在衣物中的示意图。（b）紫外灯下，应力发光单根纤维编织在衣物中的实物图。（c）应力发光应用与人体行为监测示意图。（d）应力发光纤维应用于手势识别。（e-g）应力发光纤维应用于腕、肘和膝关节弯曲探测。

        作者简介 

       董林，郑州大学物理学院教授，博士生导师。长期致力于面向人工触觉的光电材料与器件研究。先后主持国家自然科学基金6项及其他各级各类项目7项，以通讯/第一作者发表论文53篇，其中中科院一区41篇。入选中原基础研究领军人才、河南省特聘教授、河南省高层次人才，获河南省自然科学奖一等奖（排名第二）。

       单崇新，郑州大学副校长、教授、博士生导师。国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、中国青年科技奖获得者。主要从事宽禁带半导体光电材料与器件研究工作，已发表学术论文300余篇，主持国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金重点项目等，团队入选全国杰出专业技术人才先进集体。

        文章信息 

       Chang S, Deng Y, Li N, et al. Continuous synthesis of ultra-fine fiber for wearable mechanoluminescent textile. Nano Research, 2023, 

       https://doi.org/10.1007/s12274-023-5587-0