近日，日本東北大學研究團隊成功解析了一種無鉛陶瓷材料在機械應力作用下發光（Mechanoluminescence, ML）顯著增強的機制。該成果有望應用于可通過可見光診斷橋梁等基礎設施劣化的高靈敏度傳感器，以及自發電型可穿戴設備。
研究對象與方法
能夠將機械能直接轉化為電能或光能的功能材料，被視為下一代傳感器與環境能量采集技術的關鍵。其中，多重壓電材料因兼具受力發光（ML）和壓電性（Piezoelectricity），近年來成為研究熱點。
Li1-xNa?NbO3:Pr組分與發光強度的關系
在本次研究中，團隊以鐠（Pr）摻雜的鋰鈉鈮酸鹽（Li1-xNa?NbO3:Pr）為對象，利用大型放射光設施 Spring-8 的高強度X射線，對其結構和電子態進行深入分析。結果發現，當組成比例為x＝0.88~0.9時，材料的發光強度達到最大值。該比例正對應于形變相界（Morphotropic Phase Boundary, MPB）區域，即從菱面體晶系向單斜晶系過渡的邊界。
研究表明，在這一MPB區域，材料的原子排布產生特殊畸變，并與有意引入的氧缺陷產生協同效應，從而導致ML強度急劇提升。
據介紹，該成果由東北大學國際放射光創新·智能研究中心二宮翔助教、西堀麻衣子教授，以及東北大學工學研究科徐超男教授團隊共同完成。
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作者：粉體圈
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