近期，西安工程大学姚一军团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Interfacial Fusion Engineering Enables Scalable Single-Step Continuous Fabrication of Durable and Highly Sensitive Mechanoluminescent Fiber”的研究成果。该研究提出界面融合工程策略，通过水凝胶辅助同轴湿纺技术，实现了高灵敏、高耐久ML纤维的一步式连续制备。引入温度响应性羟丙基纤维素（HPC），显著增强了芯层与鞘层之间的界面融合，使纤维具备高强度、大形变及优异韧性，经5000次拉伸-释放循环后，仍能保持90%以上的发光性能。该研究为规模化生产先进可穿戴电子设备用智能纤维开辟了新途径。

图1展示了ML纤维的制备原理及流程。采用水凝胶辅助同轴湿纺技术，以海藻酸钠（SA）为鞘层、聚二甲基硅氧烷（PDMS）/ZnS:Cu 固化剂为芯层。制备过程分为三个阶段：第一阶段，芯层中PDMS分子链使ZnS:Cu 发光颗粒稳定分散，为均匀发光奠定基础；第二阶段，鞘层SA分子链上的羧基与凝固浴中的Ca2+发生离子交联，迅速形成凝胶纤维并有效包裹芯层流体；第三阶段，芯层在高温下交联固化，PDMS分子链将ZnS:Cu发光颗粒牢固嵌入基质网络，最终形成完整的芯鞘型ML纤维。同时，高温处理促使鞘层SA收缩，进一步实现对芯层的密封保护，隔绝外界干扰。该方法实现了长度超过100 m的ML纤维连续制备，且纤维直径可灵活调控。

图1 ML纤维的制备原理及流程

图2分析了ML纤维的发光特性与内在机制。测试表明，ML纤维的发光强度随应变（10%-100%）增大而线性增强。其机制在于：应变增大扩展了PDMS与ZnS:Cu之间的电荷分离界面面积，提高了电子-空穴复合概率，从而释放更多能量，增强发光强度。

图2 ML纤维的发光谱图和发光机制

图3展示了纤维的发光均匀性与长期耐久性。该研究通过HPC增强界面融合，实现了均匀稳定的拉伸发光。耐久性测试显示，该纤维在5000次拉伸-释放循环后，发光强度保持初始值的90%以上，循环稳定性远超同类材料。

图3 ML纤维的发光均匀性和耐久性

为解决传统芯鞘结构纤维界面结合力弱、拉伸时芯鞘层伸长不匹配导致的发光不均问题，研究团队在鞘层SA溶液中引入温敏性HPC。HPC的两亲性使其在芯鞘界面自发迁移，增强界面结合（图4）。系统测试发现，添加HPC的ML纤维实现了均匀稳定的拉伸发光。研究团队通过密度泛函理论（DFT）计算与分波态密度（PDOS）分析，揭示了HPC提升发光性能的内在机制。一方面，HPC的HOMO与LUMO轨道能级差（ΔE=6.87 eV）小于PDMS（ΔE=7.05 eV），降低了电子跃迁所需能量；另一方面，HPC-ZnS界面的o-p轨道与s-p轨道在价带顶形成杂化态，优化了能带排列，降低了空穴迁移势垒；同时HPC与ZnS的相互作用加速了载流子分离与定向传输，提高了发光灵敏度。此外，该研究还明确了固化方式、芯鞘流量比等最优参数。

图4 芯层与鞘层流量及鞘层材料种类对ML纤维形成过程与界面融合行为的影响

在此基础上，研究团队进一步实现了力致发光纤维的可穿戴集成与多功能拓展（图5、图6）。通过编织、缝纫、加捻等纺织工艺，可制得发光织物与发光手套：拉伸时织物发出明亮绿光，可应用于夜跑警示、海上救援等场景；手套指节弯曲时对应部位发光，实现人体关节受力状态的可视化监测。此外，纤维表面受滑动刺激时可形成清晰的发光轨迹，为轨迹追踪领域提供了新途径。

图5 ML纤维发光外观展示

更具前瞻性的是，将ML纤维与导电纤维集成，实现了力致发光-摩擦电传感双模态响应特性，将机械能同步转化为光信号与电信号，实时捕捉手指、手腕、肘关节、膝关节的弯曲运动，为自供能可视化智能穿戴设备的开发奠定了坚实基础。

图6 ML纤维与导电纤维集成的摩擦电传感响应特性

综上所述，该研究将界面融合工程引入机械发光纤维制备中，通过温敏性HPC的精准调控，实现了芯鞘层的分子级结合，解决了ML纤维传统制备方法中界面分离、性能衰减的难题。制得的ML纤维兼具低应变阈值、高发光灵敏度、优异的循环稳定性与环境稳定性，并可通过纺织加工实现多功能集成，相比现有报道的机械发光纤维，在制备工艺、性能指标、应用场景上均取得突破。