摩擦就能发光，烟台新材料打破国外垄断

摩擦起电大家都很熟悉，但你见过摩擦发光吗？

近日，记者在烟台先进材料与绿色制造山东省实验室（黄渤海实验室），见到了这种全新的力致发光材料——没有电路，无需通电，只是用手轻轻揉搓、摩擦，就能发出光亮，如同在变魔术。

“这种力致发光材料能实现2万次以上的重复发光，性能远超国外同类产品，在新一代可穿戴设备、人工电子皮肤、生物力学检测等领域有广泛的应用场景。”黄渤海实验室研究员王赵锋介绍，2025年实验室实现了10公斤规模化量产，目前正在向产业化加速迈进。

高端力致发光材料长期被国外垄断，国内研究依赖进口原料，成本过高。而且，自主开发的材料普遍存在重复性和稳定性不足的问题，产业化困难重重。

2021年，省政府正式批复建设烟台先进材料与绿色制造山东省实验室。这是山东省启动建设的首批省实验室之一，为打破国外垄断，实验室将力致发光材料作为一个重要课题开展研究。

要实现突破，第一关是要找到更为大众化、成本低的国产原材料。

力致发光材料开发普遍采用的是试错法，就是像爱迪生发明灯泡一样大范围地尝试，如同大海捞针。这种方式要消耗大量的人力物力，开发周期很长，结果还不可控。为此，研究团队决定从基础理论入手，建立原创性的物理机理模型，为材料研发提供理论指导。

研究团队将精密的密度泛函理论计算与前沿实验表征技术相结合，建立了“界面摩擦电场诱导电子轰击”发光机制理论模式。理论模型的建立，使得研究人员能够从微观层面理解并预测材料的宏观性能，变“盲目筛选”为“理性设计”。

通过反复研究，团队设计出一种全新的微观结构：将铕离子嵌套进氯磷酸钡钙的晶体骨架，再以透明柔性高分子材料包裹。受力时，微观结构摩擦碰撞产生高能电场，在电场作用下，电子加速轰击铕离子，从而产生发光。

团队选择的都是大众化的原材料，相当于牺牲了高纯度材料带来的性能的附加值，转而从工艺上面去另辟蹊径。复合材料成本仅为国外同类材料的五分之一。

第二关是大批量制备。

在实际应用中，只有细腻的粉末才便于和其他有机材料混合做成薄膜和涂层。但研究人员发现，10公斤的原材料经过1000余度的高温烧制后，因为温度不均，就结成了硬块，从而丧失大部分发光的性能。团队又进一步调整原材料配比和烧制工艺，尝试过多种方式后，创新性提出“自崩解法”，烧结出具有自崩解特性的粉体，让结块的材料能自动解体。

烧出来粉体之后，放入水中就就会慢慢地自己就会化开，然后变成一个一个分散的粉体。这完美避开了机械粉碎带来的损伤，保障了量产材料性能的一致性与高品质。下步，团队将开展百公斤级制备试验，为大规模产业化生产送上“临门一脚”。

随着基础研究与量产技术的双双突破，力致发光材料的应用画卷正徐徐展开。王赵锋给记者举了一个例子：发光材料可以用于智能机器人的“触觉皮肤”，机器人与物体接触或者产生摩擦时，可以通过光信号精准感知接触力度、接触范围，从而让机器人有了触觉感知能力。作为一种新材料，它还有很多应用场景有待开发。

从理论原创、工艺创新到量产应用，这项成果是黄渤海新区贯通“基础研究—技术突破—产业应用”创新链条的生动实践。据悉，团队预计在未来两年内将产能提升至百公斤级，让更多“不用电的发光体”照亮从高端制造到日常生活的广阔天地。

(大众新闻记者 从春龙 通讯员 黄秋平)