BUILT-IN FIBER-OPTIC MECHANOPHOTOLUMINESCENT SENSOR OF COMPLEX DEFORMED STATE FOR MONITORING VIBRATIONS OF POLYMER COMPOSITE STRUCTURES

Abstract


A mathematical model of an embedded fiber-optic mechanical (elastic) photoluminescent (MFL) sensor of a complex stressed-deformed state for monitoring vibrations of polymer compo- site structures has been developed. The sensor includes one or more light guides doped with many spherical MFL nanoparticles (uniformly distributed over the volume of the light guide) of the "core/shell" type. The latter is an elastomechanoluminescent (EML) core with a photoluminescent (FL) shell. Here the EML effect is the light output of the material with its elastic (non-destructive) deformations. The FL-shell of each capsulated particle transforms the informative "internal" ML- radiation of the core into an "external" informative FL-light flux within the light guide. The resulting value of the FL-light flux from all particles is recorded at the output of each light guide. An addi- tional function of the shell is the localization (within the boundaries of each particle) of the infor- mation glow of the EML-core, which, as a result, improves the spatial resolution of the sensor to diagnose significantly heterogeneous (along the length of the sensor) deformation fields. The MFL-sensor is designed to diagnose the components of the harmonic macrodeformation ampli- tude tensor of the local composite region under consideration, i.e. the vicinity of the built-in sen- sor based on the measurement results of informative photoluminescent FL-light fluxes at the outputs from the light guides of the sensor. Control and adjustment of the output (in the working end "input/output" of the sensor) and recorded informative FL-light fluxes is carried out by using a variable input control light flux, in particular, the same for all light guides of the sensor. It was found that in case of using the single "quartz/MFL particle" light guide (pressure sensor), the desired "spectrum" of pressure amplitudes (the density function of the distribution of amplitude values along the longitudinal axis of the sensor) is a solution of the Fredholm integral equation of the 1st kind based on the results of measurements (at the output from the light guide) of the in- formative resulting FL-light flux as a function of the control incoming (ML) light flux flow. The results of the numerical modeling are obtained for the dependence of the light FL flux value on the control ML flux for cases of uniform and non-uniform (but with a "uniform" spectrum) distribu- tions of the diagnosed pressure amplitude value along the sensor length.

Full Text

Многие современные датчики физико-механичес- ких величин основаны на эффекте люминесценции чув- ствительных элементов – люминофоров, при этом в зависимости от характера возбуждения материала люминесценция имеет различные типы: механолюми- несценция (ML) – светоотдача под действием механи- ческой нагрузки, давления, трения; фотолюминесценция (FL) – под действием света; электролюминесценция – при прохождении электрического тока, хемилюминес- ценция – под действием энергии химических реакций и другие [1–8]. В датчиках на основе ML-эффекта – све- тоотдачи при механическом воздействии, люминесцен- ция проявляется в силу различных физических явлений, в частности, в результате пластических деформаций чувствительного элемента [9–12] или в результате элек- троупругого взаимодействия пьезоэлектрических и электролюминесцентных элементов структуры ком- позитных материалов [13; 14]. Для визуализации и мо- ниторинга динамической вибрационной нагрузки в датчике [14] ML-эффект проявляется как результат взаимодействия пьезоэлектрического и электролюми- несцентного эффектов для различных элементов струк- туры и, как результат, информативная интенсивность свечения люминофора датчика зависит от величины и частоты вибрации. По сравнению с датчиками, осно- ванными на электрических принципах, такими как пье- зоэлектрические [15–23], пьезорезистивные, емкостные и трибоэлектрические [24], в частности, тактильные оптические датчики на основе ML-материалов являются автономными и невосприимчивыми к электромагнит- ным помехам, паразитным емкостям, тепловым шуму и сложности соединения проводов, связанным с элек- трическими устройствами, а также обеспечивают воз- можность визуального дистанционного измерения дав- ления в реальном времени [25]. В настоящее время ин- тенсивно разрабатываются технологии создания люминесцентных волоконно-оптических световодов [26–30] и на их основе датчиков [31–34] температурных и силовых полей. Люминесцентные волоконно- оптические световоды используют в лазерной технике [35; 36], при этом современные технологии синтеза до- пускают возможность регулирования размера наноча- стиц и равномерного распределения их по объему све- товода. В работах [37–39] исследованы инфракрасные спектры люминесценции и оптических потерь таких световодов. Исследование люминесценции световодов с сердцевиной из фосфорогерманосиликатного стекла, легированного висмутом, дано в [40]. В работе [41] рас- смотрены наноструктурированные оболочки из наноча- стиц золота и флуоресцентного красителя на сфериче- ских частицах из диоксида кремния и полистирола раз- личного диаметра, синтезированные методом послойной адсорбции. Люминесцентный оптоволокон- ный датчик [42] для измерения температуры (с быстрым откликом и высокой чувствительностью) основан на преобразовании ультрафиолетового излучения в фото- люминесцентный сигнал видимого диапазона посредст- вом легирующих термочувствительных нанокристаллов с учетом известной зависимости интенсивности их фо- толюминесценции от температуры. Люминесцентные световоды исследовались также в [43; 44]. Открытие упругомеханолюминесцентных (EML) материалов: ZnS:Mn2 (желтый) [45] и SrAl2O4:Eu2 (зеле- ный) [46] вызвало значительный рост числа исследова- ний по упругой (неразрушающей) деформации ML- материалов и их применению [47]. Упругомеханолю- минесцентные материалы в сравнении с известными ML имеют многочисленные преимущества, такие как восстанавливаемость (стабильность) рабочих характе- ристик, интенсивная яркость и линейная зависимость между интенсивностью света и давлением, что обу- словливает широкое использование EML-материалов в качестве чувствительных элементов в оптических сис- темах мониторинга в реальном времени напряженного состояния и обнаружения повреждений в конструкциях, мониторинга состояния здоровья человека [48–53]. Наиболее перспективные EML-материалы основаны на пьезоэлектрических материалах, таких как ZnS, CaZnOS, (Ba, Ca)TiO3 [45; 54–56]. Значительное повы- шение интенсивности красной EML наблюдалось в пье- зоэлектрических полупроводниковых люминофорах посредством дополнительного легирования их ионами Nd3. В [57] исследованы пьезолюминесцентные наноча- стицы – квантовые точки ZnS:Mn со средним размером зерен от 4,2 до 7,2 нм в виде пьезоэлектрика (ZnS), ле- гированного электролюминесцентными атомами (Mn). Сенсорные устройства с использованием частиц ZnS:Mn разрабатывались таким образом, что включали в себя устройство и экспериментальные исследования характеристик индикаторного полимерного покрытия (датчика давления) с использованием внутреннего слоя из частиц ZnS:Mn как для одноточечной динамической регистрации давления, так и для двумерного планарно- го отображения (визуализации) давления в диапазоне 0,6–50 МПа без внешнего источника питания (в частно- сти в [58]). Здесь пьезолюминесцентный эффект реали- зуется в результате пьезопотенциального индуцирован- ного излучения света от легирующего элемента (Mn), так как при механической нагрузке возникающее в ZnS электрическое поле возбуждает легирующие ионы (Mn2+) и при возвращении возбужденного иона (Mn2+) в исходное состояние излучается фотон в виде видимо- го света желтого цвета. Экспериментально выявлено быстрое время отклика (менее 10 мс), высокое про- странственное разрешение (100 мкм), стабильность лю- минесцентных характеристик после тысяч циклов ис- пытаний, что делает перспективным применение таких устройств при тактильной визуализации давления в ре- альном времени, использование в интеллектуальных сенсорных сетях, системах безопасности и человеко- машинных интерфейсах. Возможность изготовления и применения капсули- рованных по типу «ядро/оболочка» фотолюминесцент- ных сферических частиц исследована в [59; 60], в част- ности, когда ядро – фотолюминесцентный сульфидный люминофор с красным спектром свечения, а капсула – термически и химически инертная оксисульфидная оболочка [59], которая защищает ядро от негативного влияния УФ (преобразуя его в оранжевый и красный спектры светоотдачи) и обеспечивает стабильность ха- рактеристик ядра. Такие фотолюминесцентные капсу- лированные частицы с двойным красным излучением авторы [59] рекомендуют использовать в качестве спек- трального преобразования для культивирования расте- ний. В [60] исследованы механолюминесцентные капсулированные наночастицы, в которых оболочка обеспечивает значительное увеличение механолюми- несценции и дает возможность создания механолюми- несцентных капсулированных частиц с настраиваемыми свойствами люминесценции, такими как цвет, интен- сивность и мультистимуляционный отклик, посредст- вом корректировки компонентов, толщин, количества и возможных перестановок слоев многослойной обо- лочки (капсулы). Отмечена актуальность изучения ме- ханизмов механолюминесценции, морфологии, анизо- тропии, в частности, предпочтительной пьезоэлектри- ческой ориентации наноматериалов и динамических особенностей их свойств. Технология синтеза капсули- рованных люминесцентных наночастиц описана в [60; 61], в большинстве случаев ML-частицы смешиваются с полимерной матрицей (PDMS, Ecoflex, смола и т.д.) с образованием полимерного композиционного ML- материала. Разработана математическая модель функциониро- вания встраиваемого оптоволоконного механо(упру- го)фотолюминесцентного (EML) датчика [62] сложного напряженно-деформированного состояния для монито- ринга вибраций полимерных композитных конструк- ций. Исследование основано на схеме функционирова- ния известного оптоволоконного пьезоэлектролюми- несцентного (PEL) датчика [20; 21] такого же назначения, в котором механолюминесцентный эффект возникает в результате взаимодействия пьезоэлектриче- ских и электролюминесцентных элементов, при этом в новой конструкции EML-датчика использован управ- ляющий световой поток (вместо управляющего элек- трического напряжения на протяженных электродах PEL-датчика), что дает существенные преимущества, в частности, невосприимчивость к электромагнитным

About the authors

A. A Pan’kov

Perm National Research Polytechnic University

References

  1. Luminescence: From Theory to Applications / Cornelis R. Ronda (Editor). – Wiley‐VCH Verlag GmbH Co. KGaA, 2008. – 276 p.
  2. Luminescence Trilogy: Complete Collection / J.L. Weil (Goodreads Author). – Kindle Edition, Published by Dark Magick Publishing, LLC., 2018. – 707 p.
  3. Макарова Н.Ю., Татмышевский К.В. Механолюминес- центные датчики внутренних напряжений композитных кон- струкций для современной аэрокосмической техники // Авиа- космическое приборостроение. – 2007. – № 4. – С. 26–32.
  4. Макарова Н.Ю. Тактильные сенсоры роботов на осно- ве механолюминесцентных датчиков. – М.: Изд-во LAPLambertAcademicPublishing, 2011. – 200 с
  5. Сычев М.М. Научные основы управления свойствами композиционных пленок для электролюминесцентных уст- ройств: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – СПб., 2013. – 41 с.
  6. Князев А.А., Шамсутдинова Р.Д., Галяметдинов Ю.Г. Люминесцентные свойства композитов на основе полимера PFO, допированного мезогенным комплексом самария // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – № 17. – С. 137–139.
  7. Неорганический композит «стекло-люминофор» на ос- нове высокопреломляющей свинцово-силикатной матрицы для белых светодиодов / В.А. Асеев, Ю.В. Тузова, А.Ю. Бибик, Е.В. Колобкова, Я.А. Некрасова, Н.В. Никоноров, М.А. Швалева, А.Е. Романов, В.Е. Бугров // Физика и механи- ка материалов. – 2014. – Т. 21, № 3. – С. 242–247.
  8. Люминесцентные наноматериалы, допированные ред- коземельными ионами, и перспективы их биомедицинского применения (обзор) / И.Н. Бажукова, В.А. Пустоваров,
  9. А.В. Мышкина, М.В. Улитко // Оптика и спектроскопия. – 2020. – Т. 128, № 12. – С. 1938–1957.
  10. Макарова Н.Ю. Моделирование выходного сигнала механолюминесцентного датчика динамического давления // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. – 2015. – № 6. – С. 187–200.
  11. Татмышевский К.В. Механолюминесцентный чувст- вительный элемент: математическая модель и основные ха- рактеристики // Датчики и системы. – 2005. – № 1. – С. 10–15.
  12. Tатмышевский К.В. Научные основы расчета и про- ектирования механолюминесцентных чувствительных эле- ментов датчиков импульсного давления: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2010. – 33 с.
  13. Томышев К.А., Баган В.А., Астапенко В.А. Распре- делённые волоконно-оптические датчики давления для при- менения в нефтегазовой промышленности // Труды МФТИ. – 2012. – № 2. – С. 64–72.
  14. Крауя У.Э., Янсонс Я.Л. Механолюминесценция композитных материалов: методы, аппаратура и результаты исследований / Латв. АН, Ин-т механики полимеров, НИИ физики твердого тела Латв. ун-та. – Рига: Зинатне, 1990. – 152 с.
  15. Novel mechano-luminescent sensors based on piezoelec- tric/electroluminescent composites / Y. Jia, X. Tian, Z. Wu, X. Tian, J. Zhou, Y. Fang, C. Zhu // Sensors. – 2011. – No. 4. – P. 3962–3969.
  16. Фрайден Дж. Современные датчики: справочник. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.
  17. Новомейский Д.Н., Телегин А.М., Сёмкин Н.Д. Ис- пользование пьезодатчиков для определения места удара вы- сокоскоростных частиц о поверхность космического аппарата // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2015. – № 2. – С. 61–65.
  18. Вандышев Г.К., Зюрюкин Ю.А. Анализ особенно- стей работы пьезоэлектрического датчика давления на рези- стивную нагрузку // Радиотехника и электроника. – 2001. – № 3. – С. 372–376.
  19. Богуш М.В., Пикалев Э.М. Анализ функции преобра- зования пьезоэлектрических датчиков давления методом ко- нечных элементов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2008. – Т. 79, № 2. – С. 74–84.
  20. Вопросы синтеза и анализа метрологических моде- лей пьезоэлектрических датчиков быстропеременных давле- ний / П.Г. Михайлов, Е.А. Мокров, В.В. Скотников, Д.А. Тю- тюников, В.А. Петрин // Измерение. Мониторинг. Управле- ние. Контроль. – 2014. – Т. 7, № 1. – С. 35–43.
  21. Пат. RU № 2630537.Волоконно-оптический датчик давления / Паньков А.А., опубл. 11.09.2017 Бюл. № 26; заявка № 2016136058 от 06.09.2016 г.
  22. Пат. RU № 2643692. Волоконно-оптический датчик объемного напряженного состояния / Паньков А.А., опубл.: 05.02.2018 Бюл. № 4; заявка № 2017111405 от 04.04.2017 г.
  23. Пат. RU № 2684001. Датчик вибраций / Пань- ков А.А., опубл.: 03.04.2019 Бюл. № 10; заявка № 2017137934 от 30.10.2017 г.
  24. Pan’kov A.A. Piezoelectroluminescent fiber-optic sen- sors for temperature and deformation fields // Sensors and Actua- tors A: Physical. – 2019. – Vol. 288. – pp. 171-176.
  25. A bionic stretchable nanogenerator for underwater sens- ing and energy harvesting / Y. Zou, P. Tan, B. Shi [et al.] // Nature Communications. – 2019. – No. 10:2695. – P. 1–10.
  26. Tactile sensors for advanced intelligent systems / C. Wang, L. Dong, D. Peng [et al.] // Advanced Intelligent Sys- tems. – 2019. – Vol. 1, no. 8:1900090. – P. 1–24.
  27. Синтез наноразмерных люминофоров Gd2O3: Nd3+ полимерно-солевым методом их основных характеристик / А.С. Матросова, Н.К. Кузьменко, С.К. Евстропьев, В.А. Асеев, Д.П. Данилович, Н.В. Никоноров, А.И. Игнатьев, В.В. Демидов, К.В. Дукельский // Оптика и спектроскопия. – 2021. – Т. 129, № 5. – С. 650–657. doi: 10.21883/OS2021.05.50893.1853-21
  28. Hollow Antiresonant Optical Fiber Modified with Thin Films Containing Highly-Luminescent Gd2O3:Nd3+Nanophosphors / Demidov A.S., Matrosova, S.K. Evstropiev, N.K. Kuzmenko, V.A. Aseev, N.V. Nikonorov, K.V. Dukelskii // 2021 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and European Quantum Electronics Conference, CLEO/Europe-EQEC. – 2021. doi: 10.1109/CLEO/Europe-EQEC52157.2021.9541892
  29. Кварцевые волоконные световоды, активированные нанокристаллами YAG: Nd3+ / С.К. Евстропьев, В.А. Асеев, В.В. Демидов, Н.К. Кузьменко, А.С. Матросова, А.В. Хохлов, А.В. Комаров, К.В. Дукельский, Н.В. Никаноров, К.В. Ореш- кина // Квантовая электроника. – 2019. – Т. 49, № 12. – С. 1145–1148.
  30. Пат. RU № 2665332. Светоизлучающее устройство с элементом спектрального преобразования / Хикмет Р.А.М., Ван Боммел Т., Де Бур Д.К.Г., опубл. 29.08.2018 Бюл. № 25; заявка № 2016124100 от 05.11.2014 г.
  31. Пат. RU № 2690174. Управление цветом люминес- центного световода / Ван Боммел Т., Хикмет Р.А.М., опубл. 31.05.2019 Бюл. № 16; заявка № 2017115418 от 01.10.2015 г.
  32. Organic phosphor based fiber-optic sensor for detection of UV radiation / A.S. Matrosova, V.A. Ananyev, G.A. Pchelkin, D.N. Shurupov, S.K. Evstropiev, V.M. Volynkin, V. Demidov, N.V. Nikonorov // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 2086, no. 1. – Art. no 012155. doi: 10.1088/1742- 6596/2086/1/012155
  33. Люминесцентный волоконно-оптический датчик тем- пературы на основе нанокристаллов CE:YAG и многомодового волоконного световода / А.С. Матросова, Д.В. Булыга, Р.В. Са- довничий, Г.А. Пчелкин, Д.Н. Шурупов, В.В. Демидов, С.К. Евс- тропьев, Н.В. Никоноров, К.В. Дукельский, Ю.Ф. Подрухин, А.А. Слобожанинов // Фотон-Экспресс. – 2021. – Т. 174, № 6. – С. 282–283. doi: 10.24412/2308-6920-2021-6-282-283
  34. Люминесцентные волоконно-оптические датчики на основе нанолюминофоров YAG : R3+ (R = Ce, Dy, Yb) для измерения температуры в диапазоне 20–500 °C / С.К. Евс- тропьев, В.В. Демидов, Д.В. Булыга, Р.В. Садовничий, Г.А. Пчелкин, Д.Н. Шурупов, Ю.Ф. Подрухин, А.С. Матросо- ва, Н.В. Никоноров, К.В. Дукельский // Квантовая электрони- ка. – 2022. – Т. 52, № 1. – С. 94–99.
  35. YAG : R3+(R = Ce, Dy, Yb) nanophosphor-based lumi- nescent fibre-optic sensors for temperature measurements in the range 20-500 C / S.K. Evstropiev, V. Demidov, D.V. Bulyga, R.V. Sadovnichii, G.A. Pchelkin, D.N. Shurupov, Y.F. Podrukhin, A.S. Matrosova, N.V. Nikonorov, K.V. Dukelskii // Quantum Elec- tronics. – 2022. – Vol. 52, № 1. – С. 94–99. doi: 10.1070/QEL17971
  36. Фирстова Е.Г. Оптические свойства волоконных све- товодов с сердцевиной из стеклообразных SiO2 и GeO2, леги- рованных висмутом: дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.21. – М.: ИОФ РАН, 2015. – 138 с.
  37. Мещанкин Д.В. Световоды с активно формируемы- ми характеристиками для генерации сверхкоротких световых импульсов и флуоресцентного зондирования: дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.21. – М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2017. – 117 с.
  38. Люминесценция кристаллов Cr2+:AIIBVI в халькоге- нидных волоконных световодах в среднем ИК-диапазоне / Р.А. Миронов, Э.В. Караксина, А.О. Забежайлов, Р.М. Ша- пошников, М.Ф. Чурбанов, Е.М. Дианов // Квантовая электро- ника. – 2010. – Т. 40, № 9. – C. 828–829.
  39. Study of thermal stability and luminescence quenching properties of bismuth-doped silicate glasses for fiber laser applications / V.G. Truong, L. Bigot, A. Lerouge, M. Douay // Appl. Phys. Lett. – 2008. – Vol. 92, no. 4. – P. 041908.
  40. High efficiency Bi-doped fiber laser / I. Razdobreev, L. Bigot, V. Pureur, G. Bouwmans, M. Douay, A. Jurdyc // Proc. LPHYS’06, Lausanne, Switzerland, 24-28 July 2006. – 2006.
  41. W bismuth doped fiber lasers in wavelength range 1300–1550 nm and variation of Bi-doped fiber parameters with core composition / S.V. Firstov, I.A. Bufetov, V.F. Khopin, A.V. Shubin, A.M. Smirnov, L.D. Iskhakova, N.N. Vechkanov, A.N. Guryanov, E.M. Dianov // Las. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 6, no. 9. – P. 665.
  42. Ноздрюхин Д.В., Горин Д.А., Ященок А.М. Исследо- вание влияния размера сферических частиц, содержащих обо- лочки золота/краситель на оптоакустический сигнал // Тезисы докладов всероссийской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2021), г. Пермь 5-8 октября 2021 года. – Пермь, 2021. – С. 306.
  43. Люминесцентный волоконно-оптический датчик температуры на основе нанокристаллов CE:YAG и многомо- дового волоконного световода / А.С. Матросова, Д.В. Булыга, Р.В. Садовничий, Г.А. Пчелкин, Д.Н. Шурупов, В.В. Демидов, С.К. Евстропьев, Н.В. Никоноров, К.В. Дукельский, Ю.Ф. По- друхин, А.А. Слобожанинов // Тезисы докладов Всероссий- ской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2021), г. Пермь 5-8 октября 2021 года. – Пермь, 2021. – С. 282–283.
  44. Высоколюминесцентный в ближней ИК области по- лый антирезонансный световод для лазерной и сенсорной техники / А.С. Матросова, Н.К. Кузьменко, В.А. Асеев, С.К. Евстропьев, А.В. Хохлов, В.В. Демидов, Н.В. Никоно- ров // Тезисы докладов Всероссийской конференции по воло- конной оптике (ВКВО-2021), г.Пермь 5-8 октября 2021 года. – Пермь, 2021. – С. 75–76.
  45. Влияние тантала на люминесцентные свойства алю- мосиликатных стёкол, легированных висмутом / Е.А. Пласти- нин, Л.Д. Исхакова, В.В. Вельмискин, А.В. Харахордин, С.В. Фирстов, С.Л. Семенов // Тезисы докладов Всероссий- ской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2021), г.Пермь 5-8 октября 2021 года. – Пермь, 2021. – С. 50–51.
  46. Artificial skin to sense mechanical stress by visible light emission / C.N. Xu, T. Watanabe, M. Akiyama, X.G. Zheng // Applied Physics Letters. – 1999. – Vol. 74. – P. 1236–1238.
  47. Direct view of stress distribution in solid by mechanoluminescence / C.N. Xu, T. Watanabe, M. Akiyama, X.G. Zheng // Applied Physics Letters. – 1999. – Vol. 74. – P. 2414–2416.
  48. Trap-controlled mechanoluminescent materials / J.C. Zhang, X.S. Wang, G. Marriott, C.N. Xu // Progress in Materials Science. – 2019. – Vol. 103. – P. 678–742.
  49. An intense elastico-mechanoluminescence material CaZnOS: Mn2þ for sensing and imaging multiple mechanical stresses / J.C. Zhang, C.N. Xu, S. Kamimura, Y. Terasawa, H. Yamada, X.S. Wang // Opt. Express. – 2013. – Vol. 21. – P. 12976–12986.
  50. Creating recoverable mechanoluminescence in piezoelectric calcium niobates through Pr3þ doping / J.C. Zhang, Y.Z. Long, X. Yan, X.S. Wang, F. Wang // Chemistry of Materials. – 2016. – Vol. 28. – P. 4052–4057.
  51. Mechanically induced light emission and infrared-laserinduced upconversion in the Er-doped CaZnOS multifunctional piezoelectric semiconductor for optical pressure and temperature sensing / H.L. Zhang, D.F. Peng, W. Wang, L. Dong, C.F. Pan // Journal of Physical Chemistry C. – 2015. – Vol. 119. – P. 28136– 28142.
  52. Sheet sensor using SrAl2O4: Eu mechanoluminescent material for visualizing inner crack of high-pressure hydrogen vessel / Y. Fujio, C.N. Xu, Y. Terasawa, Y. Sakata, J. Yamabe, N. Ueno, N. Terasaki, A. Yoshida, S. Watanabe, Y. Murakami // Int. J. Hydrogen Energy. – 2016. – Vol. 41. – P. 1333–1340.
  53. Optical evaluation of in situ crack propagation by using mechanoluminescence of SrAl2O4: Eu2, Dy3 / S. Timilsina, K.H. Lee, Y.N. Kwon, J.S. Kim // Journal of the American Ceramic Society. – 2015. – Vol. 98. – P. 2197–2204.
  54. Wu W.Z., Wen X.N., Wang Z.L. Taxel-addressable matrix of vertical-nanowire piezotronic transistors for active and adaptive tactile imaging // Science. – 2013. – Vol. 340. – P. 952–957.
  55. Mechanically excited multicolor luminescence in lanthanide ions / Y.Y. Du, Y. Jiang, T.Y. Sun, J.X. Zhao, B.L. Huang, D.F. Peng, F. Wang // Advanced Materials. – 2019. – Vol. 31. – P. 1807062.
  56. Intrinsic oxygen vacancies mediated multi-mechanoresponsive piezoluminescence in undoped zinc calcium oxysulfide / C. Pan, J.C. Zhang, M. Zhang, X. Yan, Y.Z. Long, X.S. Wang // Applied Physics Letters. – 2017. – Vol. 110. – P. 233904
  57. Electro-mechano-optical conversions in Pr3-doped BaTiO3-CaTiO3 ceramics / X.S. Wang, C.N. Xu, H. Yamada, K. Nishikubo, X.G. Zheng // Advanced Materials. – 2005. – Vol. 17. – P. 1254–1258.
  58. Photoluminescence of ZnS: Mn quantum dot by hydrothermal method / Y. Hu, Z. Wei, B. Wu [et al.] // AIP Advances. – 2018. – Vol. 8. – P. 015014.
  59. Dynamic pressure mapping of personalized handwriting by a flexible sensor matrix based on the mechanoluminescence process / X. Wang, H. Zhang, R. Yu, L. Dong, D. Peng, A. Zhang, Y. Zhang, H. Liu, C. Pan, Z.L. Wang // Advanced Materials. – 2015. – Vol. 27, no. 14. – P. 2324–2331. doi: 10.1002/adma.201405826
  60. CaS:Eu2+@CaZnOS:Mn2+: A dual-UV/green-excited and dual-red-emitting spectral conversion with all-weather resistance / X. Wang, J. He, Z. Qiu, Q. Mi, J. Xu, S. Ai, W. Zhou, Y. Liu, S. Lian // Ceramics International. – 2020. – Vol. 46, no. 7. – P. 9734–9740.
  61. Wang C., Peng D., Pan C. Mechanoluminescence materials for advanced artificial skin // Science Bulletin. – 2020. – Vol. 65. – P. 1147–1149.
  62. Пат. RU № 2674135. Покрытая люминесцентная час- тица, люминесцентный преобразующий элемент, источник света, осветительное устройство и способ изготовления по- крытой люминесцентной частицы / Петерс М.П.Й., Ван Дре- мел Г.В.Г., Шмидт П.Й., Хендрикс Р.Я., Хоэлен Х.Г.А., Вег Р.Т., Ван Боммел Т., опубл. 04.12.2018 Бюл. № 34, заявка № 2015140756 от 25.02.2014 г.
  63. Пат. RU № 2799986. Волоконно-оптический датчик механических напряжений / Паньков А.А., опубл. 14.07.2023 Бюл. № 20, заявка № 2022129729 от 16.11.2022 г.
  64. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. – М.: Мир, 1982. – 334 с.
  65. Победря Б.Е. Механика композиционных материа- лов. – М.: Изд–во Моск. университета, 1984. – 336 c.
  66. Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика деформи- рования и разрушения структурно неоднородных тел. – М.: Наука, 1984. – 115 с.
  67. Паньков А.А. Пьезокомпозиты и датчики: моногр.: в 3 ч. – Ч. 1. Статистическая механика пьезокомпозитов. – Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2022. – 234 с.

Statistics

Views

Abstract - 138

PDF (Russian) - 82

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2023 Pan’kov A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies