近日(ri)，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭州(zhou)電子科技(ji)大學(xué)(xue)研究人員(yuan)在國際(ji)期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為(wei)"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能(neng)量儲存裝(zhuang)置和傳感(gan)器是可穿戴電(dian)子器件(jian)的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感器和(he)高性能能量儲(chu)存的多功能部(bu)件令人興奮，但(dan)仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)將聚多巴胺(an)(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來制(zhi)備具有(you)力學(xué)性能的多(duo)功能水凝(ning)膠。含有PDA的(de)薄膜電(dian)極在水凝(ning)膠原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同(tong)時(shí)用作(zuo)超級電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級電容(rong)器面積(ji)比電容為電流密(mi)度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)(ge)柔性(xing)傳感器，該裝置(zhi)具有(you)廣泛的壓(ya)強(qiáng)范圍，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范圍內(nèi)(nei)具有良好的(de)靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人(ren)體運(yùn)動(dong)，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能量儲存(cun)裝置和功能傳(chuan)感器在可(ke)穿戴電子器件(jian)應(yīng)用提供(gong)了一個(gè)解決(jue)方案。

在該研究中(zhong)，研究(jiu)人員利用上(shang)海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到(dao)大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這(zhe)表明(ming)PDA的引入(ru)增加了水(shui)凝膠的柔性，這(zhe)可能歸(gui)因于PDA引起(qi)的非共價(jià)(jia)作用。改變交聯(lián)(lian)程度可以改變(bian)水凝膠的彈(dan)性和在壓力(li)下的(de)變形能力，反(fan)過來(lai)影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感能力(li)。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升(sheng)，這說明過量(liang)的PDA可(ke)以導(dǎo)(dao)致水凝膠變得(de)更堅(jiān)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)壓(ya)縮測試。在(zai)100次循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出(chu)極小的延(yan)滯?；?hua)學(xué)和物理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝(ning)膠具(ju)有較高的疲勞(lao)性能。

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