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应力发光材料在受到外部应力刺激(冲击,摩擦,拉伸,压缩等)时能够将机械能转换为光能,将其吸收的能量以发光的形式释放出来。应力发光材料能够将受力对象的应力分布转换为可视化的图像,使人们能够直接观测该对象所受的外部应力刺激,近年来,其在人工智能皮肤,压力传感器,城市基础设施管理,生物成像等领域都有重大的发展。另外,由于应力发光材料的发光颜色(波长),发光时间和激发模式是很好的信息加密方式,其在数据通信和信息安全中起着至关重要的作用。然而,目前仍有一些问题阻碍着应力发光材料的进一步发展。例如,单次辐照的情况下,这些材料在遭受连续的外部应力刺激时,其应力发光强度通常会在短时间内出现非常强的衰减现象,而连续的紫外线辐照又会同时激发材料的光致发光,从而降低了应力发光的信噪比,使得这些材料在潜在应用中的操作过程复杂化。因此,从不仅提出可行的解决方案而且促进实际应用的方面,在陷阱控制的可再生应力发光材料中实现无衰减应力发光仍然是一个重大挑战。此外,单一应力发光材料通常只显示单模(有时为双模)、单寿命的单色发射,导致编码级别较低,很容易被替代品所伪造,而不同材料的物理混合又会遭受分散不均和性能不匹配等问题的困扰。因此,亟需在单一材料中实现多模式、多寿命的彩色发光。针对以上两个问题,本论文主要从以下两个方面进行研究:(1)依据压电基陷阱控制型应力发光材料的三要素—压电基质、陷阱中心和发光中心,我们在长余辉发光材料中筛选非中心对称结构,利用材料本身的陷阱中心和发光中心来实现应力发光,得到了新型可再生应力发光材料Li2MgGeO4:Mn2+。性能表征表明,辐照后的Li2MgGeO4:Mn2+在遭受外界应力刺激时能够发出明亮的绿光,且其应力发光强度在短时间内无明显衰减。陷阱性质的研究表明,Li2MgGeO4:Mn2+中存在的深陷阱会为浅陷阱少量补充所消耗的电子,从而产生短时无衰减应力发光现象。该研究结果有望为中长期无衰减应力发光的实现提供参考。(2)通过“压电基双镧系激活剂发光的多路复用”策略,首次将四模式(热激励发光、应力发光、上转换和下转移发光)、双寿命(延迟发光和瞬时荧光)、彩色(红-橙-黄-绿)发光集成于单一材料NaNbO3:Pr3+,Er3+。此外,将所合成的发光颗粒嵌入聚合物薄膜中制备出具有防水、柔性可穿戴和高度可拉伸特性的复合薄膜,并进一步借助日常生活中常见的工具(包括智能手机的LED,笔,冷却加热刺激和紫外灯/近红外灯)展现了其在防伪和信息编码领域的潜在应用。这些结果为高集成度刺激响应性发光材料的设计开发及其应用探索提供了新思路。