基于应力发光材料的肢体运动压力可视化测量

毛少辉，陈 冰，郑元钿，李 旭，黄泽锋,傅 愉,雷耀虎，王春枫，曲思岑，彭登峰*

(1． 深圳大学 物理与光电工程学院，广东 深圳 518061；2． 深圳市智能光测与感知重点实验室，广东 深圳 518061； 3． 深圳大学 体育部，广东 深圳 518061)

应力发光材料是一种能在压力、摩擦力、冲击力和超声波等各种机械外力作用下发光的新型材料[1-2]。应力发光(ML)分为摩擦发光和形变发光，从材料形变过程来研究，应力发光又分为弹性、塑性与断裂应力发光[3]。其中弹性应力发光属于非破坏性发光，在基质的弹性变形限度内，由于发光的可重复性以及发光强度与应力大小的线性特征规律，使得通过检测应力发光的分布而确定应力分布成为可能。SrAl2O4∶Eu2+是典型的弹性应力发光材料，它普遍被认为是最高效的应力发光材料之一，也是目前研究最多的应力发光材料之一。在紫外光激发下，Eu2+的价电子被激发到SrAl2O4的导带，随后被导带以下的陷阱能级捕获，机械作用使能带弯曲，进而导致暂存于陷阱中的电子加速释放，产生强烈的光发射[4-5]。

1998年，徐超男课题组报道了 SrAl2O4∶Eu(SAO-E)的绿色弹性应力发光现象，提出了通过在表层涂覆SrAl2O4∶Eu或制备复合结构来评估固体应力分布的新方法，并建立了SrAl2O4∶Eu的ML动力学模型,至此开启了研究者对应力发光荧光材料及应用的研究兴趣[6]。2005年，韩国Kim小组使用SrAl2O4∶Eu,Dy制成的ML涂料实现了陶瓷裂纹的可视化，并利用该技术研究了其断裂机理[7]。2007年，Kim等又将SrAl2O4∶Eu,Dy与环氧树脂混合制成涂料，成功地进行了准动态裂纹扩展的可视化检测[8]。……