兰州大学共青团大学生“小平科技创新团队”在力致发光领域取得新研究成果

近日,兰州大学共青团大学生“小平科技创新团队”在力致发光领域取得新研究成果。

通常,中心对称氧化物/PDMS(硅橡胶)复合弹性体在没有受到预先辐照激发时,即可在外力作用下发出较强的力致发光,并因此被广泛认为是一种理想的力致发光材料。然而,之前已报道的中心对称氧化物/PDMS复合弹性体却始终存在一个致命缺陷:其力致发光强度会在连续拉伸下快速衰减,甚至在3次拉伸后,其发光强度就会下降到接近零,这个缺陷也极大限制了该复合弹性体材料的实际应用。而针对这个重大缺陷,兰州大学共青团大学生“小平科技创新团队”通过系统研究,设计制备了一种基于中心对称氟化物CaF2:Tb3 和硅橡胶PDMS的复合弹性体新材料,该新材料在每次拉伸后,其力致发光强度都会快速地自恢复,甚至在用力拉伸30多次后,仍能清晰地观察到其明亮的力致发光。研究结果表明:CaF2:Tb3 /PDMS复合弹性体的自恢复力致发光主要源于氟化物和硅橡胶PDMS界面的接触起电效应。据此,“小平科技创新团队”提出了一种基于荧光粉/PDMS的接触-分离循环理论模型,并通过第一性原理计算了在接触-分离循环过程中的态能量变化。相关实验和计算结果证实:中心对称氟化物-PDMS的界面在外力作用下更容易引发接触电,并能更好地维持两种材料界面的接触-分离循环,从而导致了独特的自恢复力致发光现象。结果表明,采用中心对称结构的氟化物可能是设计自恢复力致发光弹性体材料的优选策略。

相关研究成果以“Contact-separation-induced self-recoverable mechanoluminescence of CaF2:Tb3 /PDMS elastomer”为题发表在著名学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)上,兰州大学共青团大学生“小平科技创新团队”王文祥、王杉文为本文的第一、二作者,材料与能源学院教师张加驰教授为本文的通讯作者。

新闻背景:

兰州大学共青团大学生“小平科技创新团队”创建于2014年,是一支由物理学院组建的大学生自强科技创新团队。团队导师是张加驰教授和李慧慧教授,团队先后吸纳了来自萃英、化学、大气、信息、物理、材料等院系的48名大学生加入团队,团队依托物理学院在榆中校区自建的“大学生科技创新实验室”,主要开展光转换物理和化学的研究。团队成立十年来,物理学院在资金和场地方面给予了团队极大支持,物理学院薛德胜院长、罗洪刚院长、刘翔院长都持续关心和支持团队发展,团队取得了以下代表性大学生科技创新成果。

2023年,团队导师张加驰教授参加第十五届“国创年会”,被教育部评为“全国最佳导师”。

2020-2021年,团队先后参加“大挑”、“小挑”和“创青春”大创赛,均获得国赛金奖/一等奖,取得国赛金奖大满贯。

2022年,团队成员材料学院周锦宇同学因突出的创新创业成绩,获评“全国最美大学生”。

2019年,团队本科生以第一作者在SCI一区期刊发表高水平论文11篇,影响因子加合近110,为兰州大学建校110周年献礼。

2018年,团队成员萃英学院史安也同学因突出的科技创新成果,获评“中国青少年科技创新奖”。

2018年,团队被共青团中央命名为“小平科技创新团队”,团队师生在人民大会堂受到了总理的接见。

来源:兰州大学材料与能源学院

文:王杉文

编辑:李江萍

责任编辑:彭倩

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