近日(ri)，上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助力杭州(zhou)電子科技大(da)學(xué)研究人員(yuan)在國(guó)際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論文。

柔性能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置和傳(chuan)感器是可穿戴(dai)電子(zi)器件的兩大關(guān)(guan)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性能能量(liang)儲(chǔ)存的多功能(neng)部件令人(ren)興奮，但仍然(ran)是一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究(jiu)中，研究人員(yuan)將聚多(duo)巴胺(PDA)引(yin)入到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)制備具(ju)有力學(xué)(xue)性能的(de)多功能水(shui)凝膠。含(han)有PDA的薄(bao)膜電極在水凝(ning)膠原位生(sheng)長(zhǎng)。獲得的裝置(zhi)可同時(shí)用作(zuo)超級(jí)電容(rong)器和壓力(li)傳感器。超級(jí)電(dian)容器面積比電(dian)容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳感器，該裝(zhuang)置具有廣泛(fan)的壓(ya)強(qiáng)范圍，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具(ju)有良好的靈(ling)敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)(dong)，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到緊(jin)緊抓住(zhu)，為整合能量?jī)?chǔ)(chu)存裝(zhuang)置和(he)功能傳感器在(zai)可穿戴電(dian)子器件(jian)應(yīng)用提供了(le)一個(gè)解決方案(an)。

在該研究中(zhong)，研究人員利(li)用上(shang)海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lái)測(cè)(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為(wei)0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引(yin)入增加了水凝(ning)膠的柔性，這可(ke)能歸(gui)因于(yu)PDA引起的非共價(jià)(jia)作用。改變交聯(lián)(lian)程度(du)可以改變水(shui)凝膠(jiao)的彈性和在(zai)壓力下的變(bian)形能(neng)力，反過(guò)來(lái)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強(qiáng)(qiang)有所上升(sheng)，這說(shuō)明(ming)過(guò)量的PDA可以(yi)導(dǎo)致(zhi)水凝膠(jiao)變得(de)更堅(jiān)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極(ji)小的延滯?；瘜W(xué)(xue)和物(wu)理雙交(jiao)聯(lián)使得(de)水凝(ning)膠具有較高的(de)疲勞性能(neng)。

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