南开新闻网讯（通讯员 程丹）近日，南开大学物理科学学院许京军教授团队武莉教授课题组在自恢复力致发光材料（Self-Recoverable Mechanoluminescence Materials）与视触觉传感（Vision-Tactile Sensing）领域取得重要进展。研究团队在Ca₅Ga₆O₁₄压电响应材料体系中实现无需光预充能的持续力学感知，并通过缺陷调控赋予材料光学存储功能（图1；Laser & Photonics Reviews 2026, e71856）。在此基础上，团队进一步将自恢复力致发光拓展至近红外波段，构建了咬合-光信号映射的人机交互系统。相关成果以“Active and Remote Visual-Tactile Human-Machine Interface Based on Self-Recoverable NIR Mechanoluminescence”（基于自恢复近红外力致发光的主动远程视触觉人机交互界面）为题，发表于国际高水平期刊Advanced Materials（《先进材料》）。

图1. 生物识别认证系统，包括文字-颜色-压力三通道可视化传感平台、指纹可视化及人脸识别

　　视触觉传感利用光学成像获取接触位置、受力大小等触觉信息，是发展智能感知与人机交互技术的重要途径。现有光度学视触觉传感器通常借助辅助照明捕捉微小形变，但对外部光源和复杂有线系统的依赖，使其在空间受限环境中的部署受到限制。力致发光材料能够将机械刺激直接转化为光信号，为减少传感端对辅助照明和电源的依赖提供了新的途径。然而，部分体系需要光预充能，发光强度随储存能量的消耗而衰减，难以满足长期、稳定、可重复的力学传感需求。此外，可见光在生物组织中又易受吸收和散射，制约了组织遮挡条件下的远程光信号读取。因此，兼顾自恢复力致发光能力与近红外组织穿透能力，是发展此类光学传感界面需要解决的关键问题。

　　针对上述问题，研究团队选择具有非中心对称极性结构和高缺陷容忍度的 Ca₅Ga₆O₁₄ 为基质，通过引入 Nd³⁺，获得了自恢复近红外力致发光材料。结合实验结果，团队提出，机械刺激产生的压电场促进载流子的迁移与复合，并通过非辐射能量传递激发发光中心，使材料无需光预充能即可重复发光。该材料的近红外信号在离体组织实验中实现了厘米级厚度的组织穿透，并表现出良好的循环稳定性与长期耐久性。依托这些性能，进一步开发了基于咬合—光信号映射的主动式远程视触觉人机交互界面，将发光薄膜与机器视觉相结合，通过解码不同咬合位置产生的光信号，实现对小车的实时控制。传感端通过机械刺激直接产生光信号，无需外接电源或光预充能，降低了硬件复杂度。该研究展示了一种符合人体自然行为习惯的直观、非侵入式控制策略，为空间受限生物环境中的主动式远程视触觉传感，以及新一代人机界面与辅助控制技术的发展提供了材料基础和系统实现思路（图2）。

图2. 用于小车实时辅助控制的”咬合-光信号”映射系统示意图

　　南开大学博士研究生赵晓慧为第一作者，南开大学许京军教授、武莉教授、张毅教授和北京理工大学武旭教授为共同通讯作者，南开大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、教育部基础学科和交叉学科突破计划、高等学校学科创新引智计划（“111计划”）支持。

　　论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.75229

编辑：丛敏