近日(ri)，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性(xing)能量儲存裝置(zhi)和傳感器是(shi)可穿戴電(dian)子器(qi)件的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計一個(ge)集合(he)一個傳(chuan)感器和高性(xing)能能量儲存的(de)多功能部件令(ling)人興奮(fen)，但仍(reng)然是一大(da)挑戰(zhàn)。在(zai)該研究中，研究(jiu)人員將聚(ju)多巴(ba)胺(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備具有(you)力學(xué)性能的多(duo)功能水凝膠。含(han)有PDA的薄膜(mo)電極在水凝(ning)膠原位生長(zhang)。獲得的裝置可(ke)同時用作超(chao)級電(dian)容器和(he)壓力(li)傳感器。超級電(dian)容器面積比電容(rong)為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個柔(rou)性傳(chuan)感器，該(gai)裝置具(ju)有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有良(liang)好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠(gou)穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人體(ti)運(yùn)動，從平穩(wěn)(wen)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓(zhua)住，為整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在可穿戴(dai)電子器件(jian)應(yīng)用提供了一(yi)個解決方案(an)。

在該研究中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引(yin)入增加了(le)水凝膠(jiao)的柔(rou)性，這可能歸(gui)因于PDA引起的(de)非共價(jia)作用(yong)。改變交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變(bian)水凝膠的彈性(xing)和在壓力下(xia)的變形能力，反(fan)過來影(ying)響其壓強(qiáng)-傳感(gan)能力(li)。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)有所上(shang)升，這說明(ming)過量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水(shui)凝膠變(bian)得更堅硬(ying)。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(ce)試。在100次循環(huán)(huan)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的(de)延滯?；瘜W(xué)和物(wu)理雙交聯(lián)使得(de)水凝(ning)膠具(ju)有較高的疲勞(lao)性能。

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