针对上述问题，江南大学王超霞教授团队将自修复聚氨酯弹性体与有机电致发光材料相结合，通过层层组装的方法制备了具有电致发光特性的三明治ML器件，并建立了定量关系机械信号和发光信号之间。 。 以咔唑为基本电致发光单元，通过烷基链修饰制备了一系列咔唑衍生物。 含有动态二硫键的聚氨酯弹性体被用作ML器件的保护层。 其良好的透光率和自愈特性保证了ML器件中有机电致发光层的原位再生。 所制备的ML装置可以通过发光信号强度（≤275，au）检测作用在装置上的0-13 N范围内的机械力，从而实现材料的应力可视化。 （图1）
图1 电致发光器件的设计思路
图2 咔唑衍生物的合成与表征
ML过程是由于机械刺激后晶型（基团分子态）破裂而引起的。 因此，分子晶体的结构和堆积状态对于实现材料的高灵敏电致发光至关重要。 通过烷基化对咔唑的N位进行修饰，合成了一系列不同烷基链长的咔唑衍生物（Cz-烷基4-8）。 烷基链的长度影响有机分子晶体的玻璃化转变温度、结晶点和熔点。 其中，所制备的化合物Cz-烷基6在室温下具有很强的结晶能力，结晶状态下具有非中心对称结构，结构单元可以有序地组装和堆叠在一起。 烷基链区域由弱分子间力（仅范德华力）形成并聚集在尖端，而咔唑单元聚集在底部。 六个结构单元（Cz-烷基6）在晶体中聚集形成锥形漏斗，然后相互散布形成柱状。 因此，分子晶体在受到外力作用后更容易发生晶体破裂并产生机械发光。 （图2）
图3 机械信号与光信号的定量相关性
作为外力刺激的直接接收器，ML器件将施加的应力通过保护层传导到ML层，使其能够承受更大的机械冲击。 通过复合实验设备研究了ML装置的力信号和发光信号之间的定量关系。 为了进一步数字化定量相关性，使用同一设备在 ML 发射波长 (460 nm) 下重复采集（每单位力 10 个数据点）。 拟合后，曲线可分为两部分：当压力范围为0～13N时，ML装置的定量关系呈现单指数函数类型（方程1：调整后的R2=0.998），表明ML装置效果随着单位力的增加而增加。 通过增强，ML强度可以达到275（au）。 当力高于13 N后，ML效应接近饱和状态并呈现标准线性函数（方程2：斜率=1.783，调整R2=0.010）。 重塑后的ML装置在0-12 N的力范围内仍能保持单指数函数类型（方程1：调整后的R2=0.996），但ML的最大强度有所下降。 （图3）
图4 力致发光装置动态机械信号检测
基于ML设备力学和光信号之间的定量相关性，对其施加两种典型的机械力：冲击力和书写力。 通过光纤光谱仪对ML器件受力过程中的光信号进行实时数据采集，并基于定量关系分析ML器件的受力过程，为动态机械信号检测提供了可行的方法。 未来，先进的应力传感、信息传输和生物成像将具有重要的研究价值。
相关工作近期发表在《ACSAppl.Mater.Interfaces》杂志上，标题为“MechanoluminescentDevice: In-SituRenewableCarbodium DerivativesSandwichedbySelf-HealingDisulfide Containing Polyurethane for Mechanical SignalsDetection”。 江南大学纺织科学与工程学院博士生叶挺为论文第一作者，江南大学纺织科学与工程学院尹云杰教授和王超霞教授为通讯作者。
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