近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助力(li)杭州電子(zi)科技(ji)大學(xué)研究(jiu)人員在國(guó)際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)存裝(zhuang)置和(he)傳感器是可穿(chuan)戴電(dian)子器件的(de)兩大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)(she)計(jì)一個(gè)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性(xing)能能量?jī)?chǔ)存的(de)多功能(neng)部件令人興(xing)奮，但(dan)仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中，研(yan)究人員將(jiang)聚多巴胺(an)(PDA)引入(ru)到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)制備(bei)具有(you)力學(xué)性(xing)能的多功能(neng)水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜電(dian)極在水凝膠原(yuan)位生長(zhǎng)。獲(huo)得的裝置可(ke)同時(shí)用作超級(jí)(ji)電容器和壓力(li)傳感器。超(chao)級(jí)電容(rong)器面積比電容(rong)為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔性傳感器(qi)，該裝(zhuang)置具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)(qiang)范圍，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有良好(hao)的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到緊(jin)緊抓住(zhu)，為整合(he)能量(liang)儲(chǔ)存裝置(zhi)和功能傳感(gan)器在可穿戴電(dian)子器件應(yīng)用提(ti)供了(le)一個(gè)解決方案(an)。

在該研究中，研(yan)究人員利用(yong)上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到(dao)大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小(xiao)，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的(de)引入增加(jia)了水凝膠的(de)柔性，這(zhe)可能歸因于(yu)PDA引起的非共價(jià)(jia)作用。改(gai)變交聯(lián)程(cheng)度可以改變水(shui)凝膠(jiao)的彈性和在壓(ya)力下的變(bian)形能(neng)力，反過來(lái)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳(chuan)感能力(li)。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強(qiáng)有所上升(sheng)，這說(shuo)明過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致水凝膠(jiao)變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的循環(huán)壓縮(suo)測(cè)試。在100次循環(huán)(huan)中，曲(qu)線表現(xiàn)出(chu)極小(xiao)的延滯?；瘜W(xué)和(he)物理(li)雙交聯(lián)使得水(shui)凝膠具有(you)較高(gao)的疲勞(lao)性能。

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Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications