近日，上海騰拔(ba)Universal TA質構儀(yi)助力杭州(zhou)電子(zi)科技大(da)學研究人員在(zai)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。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳(chuan)感器是可(ke)穿戴電(dian)子器件的兩(liang)大關(guan)鍵因素(su)。設計一個(ge)集合一(yi)個傳感器(qi)和高性能(neng)能量儲(chu)存的(de)多功(gong)能部件令人(ren)興奮，但仍然(ran)是一大(da)挑戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研(yan)究人員將聚(ju)多巴(ba)胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網絡中來(lai)制備具(ju)有力學性能的(de)多功能(neng)水凝膠。含有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠原位(wei)生長。獲得的(de)裝置可同時用(yong)作超級電容器(qi)和壓力傳感(gan)器。超級電容(rong)器面積比(bi)電容(rong)為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的(de)210.2 mF cm^?2。作為一個柔(rou)性傳(chuan)感器(qi)，該裝(zhuang)置具有廣泛(fan)的壓強范圍，且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強范圍內具有(you)良好的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人體(ti)運動，從平穩(wěn)(wen)的手(shou)腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為(wei)整合能量(liang)儲存裝置和(he)功能傳感器在(zai)可穿戴電子器(qi)件應用提供(gong)了一個解決(jue)方案。

在該研究(jiu)中，研(yan)究人員利(li)用上海(hai)騰拔Universal TA質構儀來(lai)測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學性能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應力-應變曲(qu)線，當應變達到(dao)大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強為(wei)0.038 MPa。這表明PDA的引入(ru)增加了水凝膠(jiao)的柔性，這(zhe)可能歸因于PDA引(yin)起的非共(gong)價作用。改(gai)變交聯(lián)程度(du)可以改(gai)變水(shui)凝膠的彈性(xing)和在壓力下(xia)的變形(xing)能力，反過來影(ying)響其壓強-傳(chuan)感能力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有(you)所上升，這說(shuo)明過量的PDA可(ke)以導致(zhi)水凝膠變得(de)更堅硬(ying)。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測試(shi)。在100次循環(huán)中(zhong)，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的(de)延滯(zhi)。化學和物(wu)理雙交聯(lián)使(shi)得水凝膠具(ju)有較高(gao)的疲勞性能。

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