近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)助力(li)杭州(zhou)電子科技大(da)學(xué)研究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性(xing)能量儲(chǔ)存裝(zhuang)置和傳(chuan)感器是可穿(chuan)戴電子(zi)器件的(de)兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集(ji)合一個(gè)(ge)傳感(gan)器和高性(xing)能能量儲(chǔ)存(cun)的多(duo)功能部件令人(ren)興奮，但仍(reng)然是(shi)一大挑(tiao)戰(zhàn)。在(zai)該研究中，研(yan)究人(ren)員將(jiang)聚多巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚(ju)乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來制(zhi)備具有(you)力學(xué)性能的多(duo)功能水凝膠。含(han)有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠原位生長(zhang)。獲得(de)的裝置可同(tong)時(shí)用(yong)作超級(jí)(ji)電容器(qi)和壓力傳感(gan)器。超(chao)級(jí)電容(rong)器面積(ji)比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的(de)210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳感器(qi)，該裝置具(ju)有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范圍內(nèi)具有(you)良好的(de)靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的(de)手腕脈(mai)搏到緊緊(jin)抓住，為整(zheng)合能(neng)量儲(chǔ)存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在可穿戴(dai)電子器件應(yīng)(ying)用提供(gong)了一(yi)個(gè)解決方(fang)案。

在該研(yan)究中，研究人員(yuan)利用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變達(dá)(da)到大(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強(qiáng)為(wei)0.038 MPa。這表明PDA的引入(ru)增加了(le)水凝膠的柔(rou)性，這可能(neng)歸因(yin)于PDA引(yin)起的非共價(jià)作(zuo)用。改變交聯(lián)程(cheng)度可以(yi)改變水(shui)凝膠(jiao)的彈性和在壓(ya)力下的變形能(neng)力，反過(guo)來影(ying)響其壓(ya)強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓(ya)強(qiáng)有所上升，這(zhe)說明過量的(de)PDA可以導(dǎo)致水凝(ning)膠變得更(geng)堅(jiān)硬(ying)。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓(ya)縮測(cè)試。在100次循(xun)環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極(ji)小的延(yan)滯?；?hua)學(xué)和物(wu)理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝膠(jiao)具有較高(gao)的疲勞性能(neng)。

原文下載(zai)鏈接

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