近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭州電子(zi)科技大學研究(jiu)人員在(zai)國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論文(wen)。

柔性能(neng)量儲(chu)存裝置和傳感(gan)器是(shi)可穿戴電子器(qi)件的(de)兩大關鍵因(yin)素。設計(ji)一個集合一(yi)個傳感器(qi)和高(gao)性能能量儲(chu)存的多功(gong)能部件令人(ren)興奮，但仍(reng)然是一大(da)挑戰(zhàn)。在該(gai)研究中，研(yan)究人員將聚(ju)多巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙(yi)烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)(wang)絡中來(lai)制備具有(you)力學性能的(de)多功能水凝(ning)膠。含有PDA的薄(bao)膜電極(ji)在水凝膠原(yuan)位生長。獲得的(de)裝置可同(tong)時用(yong)作超級(ji)電容器和(he)壓力傳感器(qi)。超級電容(rong)器面積比(bi)電容為電流(liu)密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個(ge)柔性傳感器，該(gai)裝置具有廣泛(fan)的壓(ya)強范圍(wei)，且在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)具有(you)良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人體運(yun)動，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到緊(jin)緊抓住，為(wei)整合能量儲(chu)存裝置和功(gong)能傳(chuan)感器在可(ke)穿戴電子器(qi)件應(ying)用提供(gong)了一(yi)個解(jie)決方案。

在該研究中，研(yan)究人(ren)員利用上(shang)海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xue)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(ying)力-應變曲線(xian)，當應(ying)變達到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiang)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為(wei)0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增加(jia)了水凝膠的柔(rou)性，這(zhe)可能歸(gui)因于PDA引起的(de)非共價作用。改(gai)變交聯(lián)程度可(ke)以改變水凝(ning)膠的彈性(xing)和在壓(ya)力下的(de)變形(xing)能力，反過來(lai)影響其壓強(qiang)-傳感能力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有所(suo)上升，這說明(ming)過量的PDA可以導(dao)致水(shui)凝膠變得更堅(jian)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓(ya)縮測試。在100次循(xun)環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的延(yan)滯。化(hua)學和物(wu)理雙交聯(lián)使(shi)得水凝(ning)膠具有較高的(de)疲勞性能。

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