总结：研究人员发明了一种新的玻璃陶瓷，它能在机械应力作用下发光，这种特性被称为机械发光。随着进一步的发展，这种新材料可以用来制造通过机械应力发光的光源。这将有助于监测人体人工关节中的应力，或提供建筑物、桥梁和其他结构中危险应力或断裂的警告。
图：研究人员发明了一种新的玻璃陶瓷，它可以通过机械应力发光。这种高度透明的材料是由锗酸钾玻璃基质制成的，玻璃基质中嵌入了掺铬的ZGO晶体，使材料具有机械感应特性。
德国Friedrich Schiller University大学的研究小组组长Lothar Wondraczek说：“之前，大多数表现出机械相变的材料都是粉末状的，用途不多。” “我们设计了一种具有机械感应的玻璃陶瓷材料，这种材料允许使用类似玻璃的加工方法来形成几乎任何形状，包括纤维、珠子或微球，这些形状可以用于整合到各种组件和设备中。”
这项研究发表在纪念2022年联合国国际玻璃年的《Optical Materials Express》特刊上，该特刊旨在庆祝玻璃在社会中发挥的重要作用。
新型高透明玻璃陶瓷由嵌入锗酸钾玻璃基质中的掺zinc gallate（ZGO）晶体制成。这些晶体使材料具有机械感应特性，但其成分很小，不会显著影响玻璃的视觉透明度。Wondraczek说：“我们的工作可以帮助机械感应材料在各种应用领域中具有广泛的用途，包括发光产品标签和安全代码。”
更实用的材料
除了难以制作形成各种几何形状外，机械感应粉末还需要额外的加工步骤，例如封装在基体材料中。为了制造更实用的材料，研究人员转向了微晶玻璃。
微晶玻璃是一种相对新型的材料，由嵌入玻璃基质中的晶体材料组成。晶体可用于赋予这些材料非常特殊的性能，而玻璃基质允许使用许多与玻璃相同的工艺对其进行成型。
研究人员通过开发一种异常快速和稳定的结晶过程，使微小的ZGO晶体在成型后均匀地沉淀在玻璃内部，从而制备了机械感应微晶玻璃。他们使用落球试验证明材料在机械应力下发光，落球试验是向材料施加已知冲击力的标准方法。Wondraczek说：“我们发现机械致发光反应是可重复和可再生的，并且它与冲击能量直接相关。”
既然他们已经证明了这种材料的发光特性，他们计划调整玻璃成分，使其能够形成片状物体、光纤和微型球形珠子，然后探索如何将其用于组件和设备。他们还旨在利用玻璃陶瓷的其他特性，如热稳定性、化学稳定性和机械稳定性，从玻璃材料中获得新功能。
[1] J. Cao, Y. Ding, R. Sajzew, M. Sun, F. Langenhorst, L. Wondraczek, “Mechanoluminescence from highly transparent ZGO:Cr spinel glass ceramics,” Opt. Mater. Express Vol. 12, Issue 8, pp. 3238-3247 (2022).https://doi.org/10.1364/OME.459185
