近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭(hang)州電子科技大(da)學(xué)研究(jiu)人員(yuan)在國際期刊(kan)《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(wen)。

柔性能量(liang)儲存裝置(zhi)和傳(chuan)感器是可穿(chuan)戴電子器(qi)件的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計一(yi)個集合一個(ge)傳感器(qi)和高性能能(neng)量儲(chu)存的多功能部(bu)件令人興奮(fen)，但仍然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中(zhong)，研究人(ren)員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二(er)醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來制(zhi)備具有力學(xué)(xue)性能的(de)多功能水(shui)凝膠。含有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠原位生(sheng)長。獲(huo)得的裝置可同(tong)時用作超級電(dian)容器和(he)壓力傳感(gan)器。超級電(dian)容器面積比(bi)電容(rong)為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個(ge)柔性(xing)傳感器，該裝置(zhi)具有廣泛的壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)(qiang)范圍內(nèi)(nei)具有良(liang)好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置(zhi)能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測人(ren)體運(yùn)動，從平穩(wěn)(wen)的手腕脈搏到(dao)緊緊(jin)抓住，為整(zheng)合能量儲(chu)存裝置(zhi)和功能(neng)傳感器在(zai)可穿戴電子器(qi)件應(yīng)用提供(gong)了一個解決(jue)方案。

在該(gai)研究中(zhong)，研究人員利(li)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(de)力學(xué)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為(wei)0.038 MPa。這表明PDA的(de)引入增加(jia)了水(shui)凝膠的柔(rou)性，這可能歸因(yin)于PDA引起的非共(gong)價作(zuo)用。改變交聯(lián)(lian)程度可(ke)以改變水凝(ning)膠的彈性(xing)和在(zai)壓力下的變形(xing)能力，反過來影(ying)響其壓強(qiáng)-傳感(gan)能力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上(shang)升，這說明過量(liang)的PDA可以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更(geng)堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測試。在(zai)100次循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)出(chu)極小的延滯(zhi)?；瘜W(xué)(xue)和物理雙(shuang)交聯(lián)使得(de)水凝膠具有(you)較高的疲勞(lao)性能。

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