近日，西安电子科技大学机电工程学院/高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室吕锐婵教授团队在国际化学领域顶级期刊《Coordination Chemistry Reviews》（中国科学院一区TOP，IF:23.5）上发表最新综述论文。论文题目为《Rare-earth dopants formechanoluminescence: from fundamentals to advanced applications》。该工作系统梳理了稀土掺杂无机机械发光材料的发展历程、核心机制、合成策略、性能调控方法及前沿应用，为新一代智能应力传感与可穿戴光电子器件的发展提供了系统的理论框架与技术指引。博士研究生巨子悦为第一作者，吕锐婵教授为唯一通信作者，西安电子科技大学为第一通信单位。
研究背景：面向智能感知的机械发光材料新机遇
传统机械发光材料长期面临发光效率低、化学稳定性差、光学性能难以调控等核心瓶颈。稀土元素的引入彻底改变了这一局面。凭借独特的4f电子构型、丰富的能级结构和优异的光化学稳定性，稀土离子不仅可作为高效的发光中心，还能作为能量陷阱、敏化剂和结构调控剂，深度参与并精准调控机械发光的全过程。尽管如此，稀土掺杂机械发光材料的机制理解、性能优化与跨领域应用仍缺乏系统性的整合与展望。针对上述科学问题，吕锐婵教授团队从“稀土发光理论机制—材料合成制造—器件光机电协同—具身智能应用”四个维度，对稀土掺杂无机机械发光材料进行了全方位、深层次的系统性综述。
从机制到调控：稀土机械发光理论机制及合成制造路径
该综述首先从机械发光机制的系统分类与统一阐释入手，按基质组成、触发方式、物理机制及预辐照需求对机械发光材料进行了多维度划分，并深入阐述了陷阱控制、压电诱导和摩擦电诱导三种核心机制及其协同共存关系。在合成方法方面，综述系统比较了高温固相、共沉淀、溶胶-凝胶、水热、燃烧、微波辅助以及机械诱导自维持反应、熔盐屏蔽和激光打印等新兴技术的优劣势，为不同应用场景下的材料制备提供了选择依据。在此基础上，综述提炼出稀土离子的“作为发光中心实现全光谱可调发射、作为能量陷阱实现电荷载流子的高效储存与可控释放、作为敏化剂能量转移增强发光效率、作为结构调控剂诱导局部晶格畸变精准调制陷阱”的四大核心功能。并围绕“晶格与位点工程、陷阱能级工程、能量转移工程”三大策略，系统阐述了多维度调控稀土掺杂机械发光材料性能的通用方法与技术路径。
应用场景前沿探索：从健康监测到光机电智能触觉的具身智能
综述论文总结了机械发光材料在机器人触觉感知与智能传感领域的最新突破。稀土基机械发光材料凭借自供电、可视化、快速响应的独特优势，为机器人“光学皮肤”的构建开辟了新路径。综述系统总结了比率式机械发光传感器的设计策略：通过双层不同应力敏感性和发射颜色的材料堆叠，利用发光强度比率与应力的线性关系，有效规避环境光干扰和材料老化误差，实现应力感知的色彩可视化。进一步地，通过将机械发光材料与热阻层或不同稀土离子共掺体系集成，构建应力-温度双模解耦传感器，可避免多物理场信号的串扰问题。该机械发光技术可助力机械灵巧手实现对不同材质、形状、抓取力度的实时、分布式、可视化感知，为人机协作、智能假肢和自主操作机器人的触觉反馈提供了全新的“光机电”范式。
研究意义：构建机械发光材料研究的系统性理论框架
该综述首次系统梳理了稀土掺杂机械发光材料“机制—合成—功能—应用”的全链条知识体系。这一系统性研究范式将为机械发光材料的高性能化、多模态集成化与器件实用化提供重要的理论指导，有力推动该领域向更高灵敏度、更宽应用场景和更高智能化水平持续发展。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目（Nos.82472104， U24B2053）、陕西省自然科学基础研究计划（2025JC-JCQN-023）、陕西省重点核心技术研发项目（2024QY2-GJHX-03）、陕西省创新能力支撑计划（2023-CX-TD-54）、西安电子科技大学学科交叉专项基金（TZJHF202510）、中央高校基本科研业务费（YJSJ26002）及西安电子科技大学研究生创新基金等项目资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854526005813