问题——高端力致发光材料长期依赖进口,核心原料与关键配方受制于人,价格高、供给不稳定,制约了国内可穿戴交互、触觉传感等新兴场景的产品迭代;,国内早期自研材料普遍存在重复性和稳定性不足等问题,难以跨越从“实验室样品”到“产业化产品”的门槛。 原因——一上,力致发光材料涉及复杂物理机理与多组分体系耦合,传统“试错式”研发需要对大量材料组合和工艺参数反复验证,周期长、成本高,关键指标也容易波动。另一方面,规模化制备对烧结温度场均匀性、粉体颗粒细度、后处理方式等提出更高要求:实验室小批量相对易控,但放大到公斤级后,高温烧制可能因温度不均产生结块;常规工业破碎又可能损伤应力发光特性,导致发光性能明显衰减。叠加部分高纯度原料成本高、供应受限,产业化门槛更抬升。 影响——该材料的突破具有“基础研究带动应用”的示范意义。力致发光材料外力作用下可直接产生可见光信号,可将“压力、摩擦、触碰”等力学行为转化为直观的光学输出,适用于柔性电子、智能纺织、机器人触觉感知等方向。以智能机器人“皮肤”为例,若材料能够实现稳定、可重复的发光响应,有望在表面接触、受力分布与交互安全各上提供更低功耗、更直观的反馈,推动人机交互向“可感知、可理解”提升。同时,国产化替代可降低企业研发与采购成本,减少关键材料受外部环境影响的风险,带动上下游形成更完整的产业链配套。 对策——围绕“从原理到工艺再到应用”的全链条攻关,烟台先进材料与绿色制造山东省实验室地方多级投入支持下,着力衔接基础研究、技术突破与产业验证。其一,在原材料选择上转向更通用、成本更低的国产体系,并以理论模型指导筛选路径,减少盲目试错、提升研发效率;据介绍,新筛选的复合材料成本约为国外同类材料的五分之一,为后续推广提供了成本空间。其二,在工艺放大上,从“用更高纯度换性能”转向“以工艺优化补性能”,针对大批量烧结结块与粉体分散难题,优化配比与烧制条件,并提出“自崩解法”制备具有自崩解特性的粉体,使烧结后结块材料可在水中逐步解体为分散粉体,既降低外力破碎对发光性能的影响,也提升了与有机材料混合成膜、制备涂层的加工适配性。其三,在产业化验证上,2025年5月实现10公斤级规模化量产,标志着该材料由“能做出来”进一步走向“能稳定做出来”,为后续百公斤级放大提供了工艺依据与质量控制基础。 前景——面向未来两年,团队计划继续优化生产工艺,推动单批次产能提升至百公斤级。随着产能放大与标准化体系完善,力致发光材料有望从实验室演示走向多场景工程化应用:在可穿戴设备领域,可与柔性基底、纺织材料结合,发展无源交互与状态显示;在仿生电子皮肤方向,可探索与触觉传感、视觉识别等多模态融合,提升机器人对环境接触的响应能力;在生物力学检测领域,可用于运动受力可视化等应用,提高检测的便捷性与实时性。与此同时,围绕关键材料的国产化突破,有望推动我国在新材料供给、成本与工程化能力上同步提升,为战略性新兴产业提供更可控、更可靠的基础支撑。
从实验室烧杯到工业化反应釜,力致发光材料的国产化进展反映了科研面向产业需求的路径;这项突破不仅补齐了国内对应的技术短板,也探索出一条“理论指导—工艺创新—产业落地”的攻关路线。在全球新材料产业格局加速重构的背景下,持续提升关键材料自主创新与稳定供给能力,将为制造强国战略提供更坚实的支撑。