近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助(zhu)力杭州(zhou)電子(zi)科技(ji)大學(xue)研究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能(neng)量儲存(cun)裝置(zhi)和傳感器(qi)是可穿戴電(dian)子器件的兩(liang)大關鍵因素。設(she)計一(yi)個集合(he)一個傳感(gan)器和(he)高性(xing)能能量儲存的(de)多功能(neng)部件令人興(xing)奮，但仍然(ran)是一大挑戰(zhàn)。在(zai)該研究中(zhong)，研究人(ren)員將聚多巴胺(an)(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luo)中來制備具(ju)有力學(xue)性能的多功(gong)能水凝膠。含(han)有PDA的薄膜(mo)電極在水凝(ning)膠原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同時用作超(chao)級電(dian)容器(qi)和壓力傳(chuan)感器。超級電容(rong)器面積(ji)比電容(rong)為電流(liu)密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔性傳感(gan)器，該裝置(zhi)具有廣泛的壓(ya)強范(fan)圍，且在(zai)0?5 kPa壓強范圍內(nèi)具(ju)有良好的靈(ling)敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(ce)人體運動(dong)，從平穩(wěn)的手腕(wan)脈搏到(dao)緊緊抓住，為整(zheng)合能量儲存裝(zhuang)置和功(gong)能傳感器在(zai)可穿戴電子器(qi)件應用提供了(le)一個解(jie)決方(fang)案。

在該研究中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力學性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應力-應變(bian)曲線，當應(ying)變達到大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiang)最小(xiao)，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠(jiao)的柔性，這(zhe)可能歸因于(yu)PDA引起的非共價(jia)作用。改變交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變水凝膠(jiao)的彈性(xing)和在壓力(li)下的(de)變形能力，反過(guo)來影響其(qi)壓強-傳感(gan)能力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有(you)所上升(sheng)，這說明過量(liang)的PDA可以導致(zhi)水凝膠變得(de)更堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓(ya)縮測試(shi)。在100次循環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)出(chu)極小(xiao)的延(yan)滯?；瘜W(xue)和物理雙(shuang)交聯(lián)使得(de)水凝膠具有(you)較高(gao)的疲勞性能(neng)。

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