非晶态摩擦发光材料及其制造方法、在非晶态摩擦发光层中产生光发射的方法以及机械响应传感器

本发明涉及一种响应于机械作用而发光的非晶态摩擦发光材料及其制造方法、以及使用该非晶态摩擦发光材料的机械响应传感器。更具体而言，本发明涉及一种刺激诱导发光材料，例如刺激诱导发光纤维、染料、微粒、膏剂及膜。

背景技术：

1、响应于机械作用(断裂、压碎、摩擦等)产生光发射的摩擦发光或力致发光材料是可在机械响应传感器、将机械作用直接转换成光的发光器件等中使用的材料(例如，非专利文献1)[1]。虽已知许多固体结晶材料具有摩擦发光性，但一些潜在的缺点包括必须存在结晶相。由于使用昂贵的含铕化合物，广泛使用的含铕摩擦发光固体材料或聚合物也存在潜在的局限性。生物相容性摩擦发光材料的数量有限，因此其在医疗保健和健康监测设备、生物刺激传感器、时尚用品中的应用也受到限制。

2、虽然已知在聚合物膜中示出摩擦发光的光致发光化合物的例子，但所观察到的现象的性质尚不明确且并不总是能够确认到结晶相的存在。虽然报道有含eu聚合物膜的若干例子(例如，非专利文献2)[2]，然而，未报道能够确认微晶相的存在与否的研究。已经开发出了在聚合物中显示出tl的金属掺杂硫化锌或稀土掺杂陶瓷等一些半导体微粒，但这些体系需要在能带结构中捕获电子来引发tl。聚合物中摩擦发光的另一例包括聚合物断裂、或者为了观察通过摩擦起电产生惰性气体等离子体而利用专用设备(非专利文献3)[3]。关于文献中记载的含有cu络合物的聚合物膜的先前研究表明，为了观察摩擦发光，需要微晶相的存在(非专利文献4)[4]，但在非晶态下观察不到摩擦发光。

3、以往技术文献

4、非专利文献

5、非专利文献1：j.-c.g.bunzli,k.-l.wong,journal?of?rare?earths?2018,36,1-41。

6、非专利文献2：r.s.fontenot,w.a.hollerman,k.n.bhat,m.d.aggarwal,b.g.penn,polymer?journal?2014,46,111-116。

7、非专利文献3：k.nakayama,r.a.nevshupa,journal?of?tribology?2003,125,780-787。

8、非专利文献4：a.incel,c.varlikli,c.d.mcmillen,m.m.demir,the?journal?ofphysical?chemistry?c?2017,121,11709-11716。

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、如上所述，以往报道的摩擦发光材料仅限于使用特定发光体的材料、具有晶体结构的材料及处于特定电子状态的材料本发明的目的在于提供一种能够应用与不同聚合物共混的各种发光体的新型摩擦发光材料。

3、在这种情况下，本发明人以开发新型非晶态摩擦发光材料为目的进行了研究。

4、用于解决技术课题的手段

5、本技术包括如下
技术实现要素：
。

6、[1]一种非晶态摩擦发光材料，其包含发光体及聚合物。

7、在本技术中，术语“非晶态摩擦发光材料”被定义为包含非晶态层的材料，该非晶态层响应于机械刺激产生光发射而无需基于紫外线、红外线等的光激发及电流的施加。非晶态摩擦发光材料的形态可以是膜、纤维、微粒、膏剂、浆料、染料等。本说明书中使用的术语“非晶态”是指通过共混发光体分子及聚合物分子来形成但未形成具有规则性空间排列的晶体的状态。在本技术中，非晶态通过粉末x射线衍射法和发射显微成像得到确认?；荡碳ぐㄑ苌匝顾?、张力、抗拉强度、冲击、剪切、弯曲、磨损、扭转、刮擦、压碎、摩擦、研磨及超声波等机械作用的机械应力、应变及变形。非晶态摩擦发光材料无需从外部照射uv光等激发光来发光。

8、本技术中的术语“发光体”被定义为通过光照射而产生包括荧光、磷光、长余辉光的光发射的物质。在非晶态摩擦发光材料中产生的光发射衍生自发光体。在本技术的一优选实施方式中，发光体不包含聚合物结构。在本技术的另一优选实施方式中，发光体的分子量小于1000。

9、本技术中的术语“聚合物”被定义为具有至少重复3次的单元的化合物，并且，本技术中的术语“聚合物结构”被定义为具有至少重复3次的单元的结构。本说明书中使用的“重复单元”是指衍生自作为聚合物的合成原料的单体的结构。

10、在本技术的一实施方式中，非晶态摩擦发光材料包含发光体与聚合物的混合层。在本技术的另一实施方式中，非晶态摩擦发光材料包含含有非晶态聚合物的聚合物层及含浸在聚合物层中的发光体。在这种情况下，优选的是，发光体含浸在聚合物层表面附近以形成发光区域。

11、[2]根据[1]所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

12、所述发光体不含cu。

13、发光体可以由选自包括氢原子、碳原子、氮原子、氧原子、硫原子及卤原子的组中的2个以上原子组成。发光体可以包含选自ir、ru及eu中的金属原子。

14、[3]根据[1]或[2]所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

15、所述发光体未与所述聚合物共价键合。

16、[4]根据[1]或[2]所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

17、所述发光体具有3个以上的环稠合而成的稠合多环结构。

18、[5]根据[1]至[4]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

19、所述发光体及所述聚合物中的至少一种具有生物相容性。

20、具有生物相容性的发光体的例子包括具有生物材料共有的环骨架的发光体。

21、[6]根据[1]至[5]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

22、所述聚合物为非晶态聚合物。

23、[7]根据[1]至[5]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其包含：

24、非晶态摩擦发光层，包含所述发光体及所述聚合物；及

25、无发光体层，包含聚合物但不包含发光体，

26、所述非晶态摩擦发光层的所述聚合物为非晶态聚合物。

27、[8]根据[7]所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

28、所述无发光体层层叠在所述非晶态摩擦发光层上。

29、[9]根据[7]或[8]所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

30、所述非晶态摩擦发光层的所述聚合物与所述无发光体层的所述聚合物是不同种类的聚合物。

31、[10]根据[7]至[9]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

32、所述无发光体层的所述聚合物为结晶聚合物。

33、[11]根据[7]至[10]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

34、所述非晶态摩擦发光层被所述无发光体层完全覆盖。

35、[12]根据[7]至[10]中任一项所述的非晶态摩擦发光材料，其中，

36、所述非晶态摩擦发光层的一部分被所述无发光体层覆盖。

37、[13]一种在[8]所述的非晶态摩擦发光材料中产生光发射的方法，其包括如下工序：

38、对与所述非晶态摩擦发光层相反侧的所述无发光体层的表面施加机械作用以在非晶态摩擦发光层中产生光发射。

39、[14]一种在非晶态摩擦发光材料中产生光发射的方法，其包括如下工序：

40、1)将包含聚合物但不包含发光体的无发光体膜配置于包含发光体及聚合物的非晶态摩擦发光材料上；及

41、2)对与非晶态摩擦发光材料相反侧的所述无发光体膜的表面施加机械作用以在非晶态摩擦发光材料中产生光发射。

42、[15]一种非晶态摩擦发光膜的制造方法，其包括如下工序：

43、涂布发光体及聚合物的溶液并干燥所涂布的溶液；或

44、将发光体及聚合物的固体混合物铺展成膜。

45、发光体及聚合物的固体混合物可以不含溶剂。在本技术中，涂布溶液、含固体溶液、悬浮液、分散液、膏剂、浆料及胶体溶液可用于制造非晶态摩擦发光膜。

46、[16]一种非晶态摩擦发光材料的制造方法，其包括如下工序：

47、将发光体含浸于包含非晶态聚合物的聚合物膜。

48、[17]一种机械响应传感器、纤维、膜或染料，其包含[1]至[12]中的任一项所述的非晶态摩擦发光材料。

49、在本技术中，术语“机械响应传感器”被定义为检测机械刺激或机械损伤并对其作出响应的装置。