近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助力杭州(zhou)電子科技(ji)大學(xué)研(yan)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"的研究論文(wen)。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)存裝置和(he)傳感器(qi)是可(ke)穿戴(dai)電子器件(jian)的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)(she)計(jì)一個(gè)(ge)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性能能量(liang)儲(chǔ)存(cun)的多(duo)功能(neng)部件(jian)令人(ren)興奮，但仍然是(shi)一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研究人員將(jiang)聚多巴胺(an)(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)制備具(ju)有力(li)學(xué)性能的多(duo)功能(neng)水凝膠。含有PDA的(de)薄膜(mo)電極在水(shui)凝膠(jiao)原位生(sheng)長(zhǎng)。獲(huo)得的裝(zhuang)置可(ke)同時(shí)(shi)用作超級(jí)電(dian)容器和壓力(li)傳感器。超級(jí)電(dian)容器(qi)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(wei)一個(gè)柔(rou)性傳感器，該裝(zhuang)置具(ju)有廣(guang)泛的壓強(qiáng)范圍(wei)，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有(you)良好的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)(dong)，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏(bo)到緊緊抓住，為(wei)整合能量(liang)儲(chǔ)存裝置和功(gong)能傳感器在可(ke)穿戴電(dian)子器件應(yīng)(ying)用提供(gong)了一個(gè)解(jie)決方案。

在該研究中(zhong)，研究人(ren)員利用(yong)上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)力學(xué)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變(bian)達(dá)到大(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓強(qiáng)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠(jiao)的柔(rou)性，這可能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共(gong)價(jià)作用。改(gai)變交(jiao)聯(lián)程度可以改(gai)變水凝膠的(de)彈性和在壓力(li)下的(de)變形能力，反過(guò)(guo)來(lái)影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感能(neng)力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強(qiáng)有所(suo)上升，這說(shuō)明過(guò)(guo)量的PDA可以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得(de)更堅(jiān)硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓縮測(cè)(ce)試。在100次循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)出(chu)極小(xiao)的延滯?；瘜W(xué)和(he)物理(li)雙交聯(lián)(lian)使得(de)水凝膠具有較(jiao)高的疲勞性(xing)能。

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