近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構儀助(zhu)力杭州電子科(ke)技大學(xue)研究(jiu)人員在國際(ji)期刊《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。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感器(qi)是可穿(chuan)戴電子器件的(de)兩大關(guan)鍵因(yin)素。設計一個(ge)集合一(yi)個傳感(gan)器和高性能(neng)能量儲(chu)存的多功(gong)能部件令人興(xing)奮，但(dan)仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中(zhong)，研究人員將(jiang)聚多(duo)巴胺(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡中來制(zhi)備具有力學(xue)性能的多(duo)功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜(mo)電極在水凝膠(jiao)原位生長(zhang)。獲得的(de)裝置可同(tong)時用作超(chao)級電容器和(he)壓力傳(chuan)感器。超(chao)級電容器(qi)面積比電容(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)性傳感器，該(gai)裝置(zhi)具有廣泛的(de)壓強范圍，且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)具有(you)良好的靈(ling)敏性(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)脈搏到緊(jin)緊抓住(zhu)，為整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功能傳(chuan)感器在可穿戴(dai)電子器件(jian)應用提供了(le)一個解決方案(an)。

在該(gai)研究中，研究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應力-應(ying)變曲(qu)線，當(dang)應變達到(dao)大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiang)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入(ru)增加了水凝(ning)膠的(de)柔性(xing)，這可能歸(gui)因于PDA引起(qi)的非共(gong)價作用。改變(bian)交聯(lián)程(cheng)度可以(yi)改變水凝(ning)膠的彈性(xing)和在壓力(li)下的(de)變形(xing)能力，反過來(lai)影響其(qi)壓強(qiang)-傳感能力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強有(you)所上升，這說明(ming)過量的PDA可以導(dao)致水(shui)凝膠變得更堅(jian)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測試(shi)。在100次循(xun)環(huán)中，曲線(xian)表現(xiàn)(xian)出極小的延(yan)滯。化學和物理(li)雙交聯(lián)使(shi)得水凝膠具有(you)較高的(de)疲勞(lao)性能。

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