Science Advances | “发光织物”点亮未来：全无机超构织物闪烁体开启X射线成像新革命

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这项研究的革命性意义在于，它并非简单地将无机粉末与柔性聚合物混合，而是从根本上改变了无机材料自身的力学属性，实现了在保持顶级闪烁性能的同时，赋予其织物般的柔性。

传统无机材料（如陶瓷）之所以易碎，是因为其内部的晶粒被三维网络牢牢锁死，在外力作用下无法通过滑移来卸载应力。该研究的团队受到金属塑性变形理论的启发，提出了一种全新的材料设计范式。 他们通过“一维受限结晶”的策略，将无机闪烁体材料制备成由无数纳米晶粒沿轴向紧密排列构成的一维纳米纤维。在这种独特的“纤维”结构中，晶粒间的束缚被大大削弱。当纤维弯曲时，外力可以通过晶界的滑移、晶粒的旋转和相互“吞噬”等一系列“多米诺骨牌”式的微观运动来耗散，从而使整个纤维宏观上表现出金属般的延展性和柔韧性。最终，这些柔性无机纤维可以像纱线一样被编织成真正的“织物”。

图1：超构织物闪烁体的力学原理与合成策略（改编自论文图2）

图片说明：该图深刻揭示了本研究的核心科学突破。A-D图通过多尺度的力学模拟，生动地展示了当单根无机纤维弯曲时，其内部晶粒如何通过旋转和迁移等方式来耗散应力，从而实现宏观上的柔性。F-H图则展示了实现这种结构的关键——通过静电纺丝和受限结晶策略，合成出由纳米晶粒紧密排列构成的柔性无机纳米纤维。

最令人惊叹的是，这种结构上的转变不仅带来了柔性，还意外地大幅提升了材料的光学性能。研究发现，这种通过受限结晶制备的纳米纤维，其晶格结构比传统方法制备的粉末更为完美，缺陷更少。 更少的缺陷意味着更少的非辐射复合中心，从而使X射线能量转换为可见光的效率大大提高。实验测量表明，Gd₂O₃:Eu超构织物闪烁体的光子产额达到了惊人的近乎100%，是其传统粉末形态的近两倍，其综合闪烁输出性能比现有最好的聚合物基柔性闪烁体高出10倍以上。

图2：超构织物闪烁体的卓越闪烁性能（改编自论文图3）

图片说明：该图展示了超构织物闪烁体优异的光学性能。B图显示其量子产率（QY）高达99.38%，远超传统粉末。C-G图通过一系列表征手段，证明了其晶格缺陷更少，这是其高性能的根本原因。I图和J图则直观对比了多种超构织物与传统柔性闪-烁体在光产额和空间分辨率上的巨大优势。

基于这种前所未有的高性能柔性闪烁织物，研究团队构建了一个名为“X-Wear”的可穿戴X射线交互平台，并成功演示了其在多个领域的革命性应用：

图3：“X-Wear”平台在共形成像和移动健康中的应用（改编自论文图4和图5）

图片说明：该图展示了“X-Wear”带来的应用革命。图3.1的F图和H图清晰对比了在牙科和乳腺成像中，柔性共形成像如何克服传统刚性平板的畸变问题。图3.2的B图和C图则描绘了未来移动医疗的场景：用手机和一片“发光织物”即可完成现场骨折诊断。

这项研究是材料科学领域一次“化刚为柔”的杰作，更是X射线成像技术诞生百余年来在探测器形态上最重大的突破之一。

这项技术的进步是根本性的：它不仅打破了无机材料高性能与柔性不可兼得的传统认知，更通过一种普适性的策略，将几乎所有种类的经典无机闪烁体都成功“织”成了布。它所催生的“X-Wear”平台，将X射线技术的应用场景从固定的医院放射科，无限拓展到了移动医疗、个人防护、工业无损检测等广阔领域。这项工作为我们描绘了一个激动人心的未来：X射线成像将变得像创可贴一样随形、像衣服一样舒适、像手机拍照一样便捷，从而更深远地服务于人类的健康与安全。