近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助(zhu)力杭州電子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國(guó)際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性(xing)能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置和(he)傳感(gan)器是可穿(chuan)戴電子器(qi)件的兩大(da)關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一個(gè)(ge)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性能(neng)能量?jī)?chǔ)(chu)存的多功(gong)能部件令人(ren)興奮(fen)，但仍然是一(yi)大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究(jiu)中，研(yan)究人(ren)員將聚(ju)多巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)制備具(ju)有力學(xué)性(xing)能的多(duo)功能水凝(ning)膠。含有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠原位(wei)生長(zhǎng)。獲得(de)的裝置可同(tong)時(shí)用(yong)作超級(jí)電容(rong)器和壓力傳(chuan)感器。超級(jí)電(dian)容器面積比電容為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的(de)210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔性傳感(gan)器，該裝置具(ju)有廣泛的(de)壓強(qiáng)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)(nei)具有(you)良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)(jian)測(cè)人(ren)體運(yùn)(yun)動(dòng)，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能量?jī)?chǔ)存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在可(ke)穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提(ti)供了一個(gè)(ge)解決方案(an)。

在該研究(jiu)中，研究人(ren)員利(li)用上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線(xian)，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表明PDA的(de)引入增(zeng)加了水凝膠的(de)柔性，這(zhe)可能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非(fei)共價(jià)作用。改(gai)變交聯(lián)程(cheng)度可以改(gai)變水凝膠(jiao)的彈(dan)性和在壓(ya)力下(xia)的變形能力(li)，反過(guò)(guo)來(lái)影響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感能力。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)有所(suo)上升，這說(shuō)明(ming)過(guò)量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠變(bian)得更(geng)堅(jiān)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測(cè)(ce)試。在(zai)100次循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極(ji)小的延(yan)滯?；瘜W(xué)和物理(li)雙交聯(lián)(lian)使得水凝(ning)膠具有較高的(de)疲勞性能。

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