【儀表網 儀表產業】近日，中國計量大學光電學院和深圳大學物理與光電工程學院、香港理工大學應用物理學系開展合作，在智能光電材料與傳感技術領域取得重要進展。
智能材料是一種能感知外部刺激，并且能夠做出響應的新型功能材料，是支撐人工智能技術發展的重要基礎。特別是，智能發光材料在外部刺激下發光會發生改變，比如溫度、濕度、應力、pH、電場或磁場、光照或化學物質等。這種光信號變化對于諸如光電傳感，生物檢測，信息防偽，數據存儲等應用至關重要。
光電傳感器是將光信號轉換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應。光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。根據光電效應現象的不同將光電效應分為三類：外光電效應、內光電效應及光生伏特效應。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。
生物監測包括水、土壤和大氣污染三大部分，生物監測就是定期而系統地利用生物對環境的反應信息來確定包括水、氣和土壤環境在內的環境質量，它意味著對一個或多個環境參數進行定期或連續評價，從而探明環境的污染情況。生態系統是生物監測的理論基礎，它具有維持一定地區的系統結構和功能的固有特性。環境污染必然影響生態系統固有結構和功能的變化，生物監測可以反映這種環境污染的生態效應,為環境控制與管理提供生物能動的反應信息。
其中，智能應力發光材料與普通發光材料具有顯著不同，通過力的激勵能夠直接發光，是一類智能和清潔的發光材料。由于無需光照和通電，智能應力發光材料在清潔光源和可視化動態應力無源探測方面具有獨特的優勢。
針對高效能量轉換智能光學傳感材料的發展需求，中國計量大學光電材料與器件研究院設計開發了一系列激活離子摻雜的四元壓電半導體材料。基于晶體場與激活離子能級之間的耦合機制，將兩種發光離子同時引入壓電功能基質，構建受激電子躍遷的多路復用，成功合成了高效的多模發光材料。系統地研究了新型智能發光材料的光學性能，實現了紫外線輻射，近紅外激光激發和應力激勵的同時響應，并展現出不同的光學特性和優異的復現性。
光學傳感器是一種傳感器，是依據光學原理進行測量的，它有許多優點，如非接觸和非破壞性測量、幾乎不受干擾、高速傳輸以及可遙測、遙控等。
主要包括一般光學計量儀器、激光干涉式、光柵、編碼器以及光纖式等光學傳感器及儀器。在設計上主要用來檢測目標物是否出現，或者進行各種工業、汽車、電子產品和零售自動化的運動檢測。
該類智能發光材料在應力的作用下極為敏感，無需光照和通電，約5N的手指按壓力作用下，發光便能達到肉眼可見的亮度。這種機械力與發光之間的直接能量轉換，在清潔光源和可視化動態應力無源探測、建筑物結構安全監測、機械部件的受力應變分析、信息防偽、機器人等諸多領域具有獨特的應用前景。另外，基于近紅外光激發上轉換發光實現了高靈敏度的溫度檢測。團隊研究表明，所開發智能發光材料在先進光學傳感檢測中具有潛在應用價值，對于光電子器件的功能化和集成化具有重要意義。
資料來源：中國科學報、百科
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