Wetenschap
Onderzoekers identificeren het principe achter een zacht mechanoluminescent complex
Een onderzoeksteam werkte samen om het principe te identificeren van een milieuvriendelijk, op energie gebaseerd, zacht mechanoluminescent complex dat licht uitstraalt zonder batterijen. De verwachting is dat het op verschillende gebieden zal worden toegepast, zoals optische sensoren, kunstmatige huid en displays. Het team bestaat uit Dr. Jeong Soon-moon, Dr. Lim Sung-jun (Afdeling Nanotechnologie) en Prof. Kim Young-hoon (Departement Toegepaste Chemie, Kookmin University).
De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Small .
Mechanoluminescerend materiaal is een materiaal dat licht uitzendt als reactie op druk of mechanische spanning. Bij het teweegbrengen van lichtemissie in conventionele mechanoluminescente materialen moet aanzienlijke druk worden uitgeoefend, en voor herhaalde emissie is aanvullende verwerking, zoals bekrachtiging met ultraviolet of blauw licht, vereist.
In 2013 rapporteerde het onderzoeksteam aan de academische gemeenschap een complex gebaseerd op transparant siliconenrubber en een lichtgevend materiaal dat zachte maar sterke mechanoluminescentie genereert. In het bijzonder kan het zachte mechanoluminescerende complex helder licht uitstralen, zelfs onder lichte druk of mechanische belasting, en kan het continu licht genereren zonder voorbewerking, waardoor het op verschillende industriële gebieden kan worden gebruikt.
De afgelopen tien jaar zijn er door de academische wereld pogingen ondernomen om het complex in verschillende toepassingen te integreren, maar de bron van de lichtemissie is niet duidelijk geïdentificeerd, wat de ontwikkeling van nieuwe materialen en toepassingstechnologieën beperkt.
Het onderzoeksteam voerde verschillende analyses uit op de fosfor om het principe van het zachte mechanoluminescente complex bloot te leggen. Ze merkten op dat de fosfor een sterke mechanoluminescentie vertoonde wanneer hij extern werd bekleed met amorf aluminiumoxide. Het aluminiumoxide bleek sterke elektriciteit op te wekken door wrijving met het flexibele, transparante siliconenrubber, en de elektriciteit bleek luminescerende zinksulfidedeeltjes te activeren.
In hun experimenten gebruikte het onderzoeksteam siliciumoxide, magnesiumoxidecoating en polyurethaanpolymeer om de omvang van tribo-elektriciteit te beheersen. Bijgevolg bleek de omvang van tribo-elektriciteit verband te houden met de helderheid van mechanoluminescentie, wat werd geverifieerd via experimenten en simulaties. Op basis van de bevindingen stelde het team een nieuw grensvlak-tribo-elektriciteitswisselstroom-elektroluminescentiemodel voor om het fenomeen mechanoluminescentie te identificeren.
"Het is van groot belang dat we de definitieve proof-of-principle van onze eerder gepubliceerde resultaten hebben afgerond", zegt dr. Jeong Soon-moon van de afdeling Energie- en milieutechnologie.
"We hopen dat dit de ontwikkeling mogelijk zal maken van helderdere mechanoluminescentiecomplexen die minder stroom vereisen, en uiteindelijk zal bijdragen aan de uitbreiding van het veld door nieuwe toepassingen van mechanoluminescentie te creëren."