近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科技(ji)大學(xué)研(yan)究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為(wei)"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論文。

柔性(xing)能量(liang)儲存(cun)裝置(zhi)和傳(chuan)感器是可(ke)穿戴電子器(qi)件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計一個集合(he)一個傳感器和(he)高性(xing)能能量儲(chu)存的(de)多功能部(bu)件令人興(xing)奮，但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研究人員(yuan)將聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來制備具(ju)有力(li)學(xué)性能(neng)的多(duo)功能(neng)水凝膠(jiao)。含有PDA的(de)薄膜電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長。獲(huo)得的裝(zhuang)置可同(tong)時用作超級電(dian)容器和壓(ya)力傳感器。超(chao)級電(dian)容器面積比電(dian)容為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔性(xing)傳感器，該裝置(zhi)具有廣泛的壓(ya)強范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強范(fan)圍內(nèi)具有良好(hao)的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(ce)人體運動，從平(ping)穩(wěn)的(de)手腕脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住，為整合(he)能量(liang)儲存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在可穿戴(dai)電子器(qi)件應(yīng)用提(ti)供了一個解(jie)決方案(an)。

在該研究中，研(yan)究人員利用(yong)上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能(neng)。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到(dao)大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強最(zui)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(yin)入增加了水凝(ning)膠的柔性，這(zhe)可能歸(gui)因于(yu)PDA引起的非共價(jia)作用。改變交(jiao)聯(lián)程度可以改(gai)變水(shui)凝膠的彈性和(he)在壓力下的(de)變形能力，反(fan)過來影響其(qi)壓強-傳(chuan)感能力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強有所上(shang)升，這說明過量(liang)的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝膠變(bian)得更堅(jian)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)壓縮(suo)測試(shi)。在100次循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極小(xiao)的延(yan)滯?；?hua)學(xué)和物理(li)雙交聯(lián)使得水(shui)凝膠具(ju)有較(jiao)高的疲(pi)勞性能(neng)。

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