近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構儀助(zhu)力杭州電子科(ke)技大(da)學研(yan)究人員(yuan)在國際期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究(jiu)論文。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感器(qi)是可穿戴電(dian)子器(qi)件的兩(liang)大關鍵因(yin)素。設計(ji)一個集(ji)合一個傳感(gan)器和高(gao)性能能(neng)量儲(chu)存的多功能部(bu)件令人興奮(fen)，但仍然是一大(da)挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人員(yuan)將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luo)中來制(zhi)備具有力(li)學性(xing)能的多(duo)功能(neng)水凝膠。含有(you)PDA的薄膜(mo)電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長。獲得(de)的裝置可同時(shi)用作超級(ji)電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級電容器(qi)面積比電容為電流(liu)密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔性傳感器(qi)，該裝(zhuang)置具有廣泛(fan)的壓(ya)強范(fan)圍，且在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)具(ju)有良好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測人(ren)體運動(dong)，從平(ping)穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊緊(jin)抓住，為(wei)整合能量儲(chu)存裝置(zhi)和功(gong)能傳感器在(zai)可穿戴電子(zi)器件應(ying)用提(ti)供了(le)一個解(jie)決方案(an)。

在該研究中(zhong)，研究人員利用(yong)上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構儀來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xue)性能。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應力-應(ying)變曲線，當(dang)應變達(da)到大(da)約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引入增加(jia)了水凝膠的(de)柔性，這可能(neng)歸因于PDA引起(qi)的非共價作用(yong)。改變交聯(lián)程(cheng)度可以改變(bian)水凝膠(jiao)的彈性和(he)在壓(ya)力下(xia)的變形(xing)能力，反過(guo)來影(ying)響其壓強-傳感(gan)能力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有所(suo)上升，這說明(ming)過量的(de)PDA可以導致水凝(ning)膠變得更堅硬(ying)。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓(ya)縮測(ce)試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的延(yan)滯?；瘜W和(he)物理雙交聯(lián)(lian)使得水凝(ning)膠具有較高(gao)的疲(pi)勞性(xing)能。

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