近日，上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質構儀助力杭(hang)州電(dian)子科技大學研(yan)究人員在(zai)國際期(qi)刊《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(chu)存裝置(zhi)和傳感器(qi)是可穿戴電子(zi)器件(jian)的兩大關鍵因(yin)素。設計一個(ge)集合(he)一個傳感(gan)器和高性能能(neng)量儲(chu)存的多(duo)功能部件(jian)令人興奮(fen)，但仍(reng)然是一大(da)挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究(jiu)中，研究人員將(jiang)聚多巴胺(an)(PDA)引入(ru)到聚(ju)乙烯醇(PVA)和(he)聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luo)中來制備具(ju)有力學性(xing)能的(de)多功能水凝膠(jiao)。含有PDA的(de)薄膜電極(ji)在水凝膠原位(wei)生長。獲得(de)的裝置可(ke)同時(shi)用作超(chao)級電容器和(he)壓力傳感器(qi)。超級(ji)電容器面積比電(dian)容為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個(ge)柔性傳感(gan)器，該裝置(zhi)具有廣(guang)泛的壓強(qiang)范圍(wei)，且在0?5 kPa壓強范(fan)圍內具有(you)良好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠(gou)穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(ce)人體運(yun)動，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為(wei)整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功(gong)能傳感器在可(ke)穿戴(dai)電子(zi)器件應用提(ti)供了一個解(jie)決方(fang)案。

在該研究中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)利用上海騰拔(ba)Universal TA質構儀來(lai)測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應力-應變曲(qu)線，當應變達到(dao)大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的(de)引入增加了水(shui)凝膠的柔性(xing)，這可能(neng)歸因于(yu)PDA引起的(de)非共(gong)價作(zuo)用。改變交(jiao)聯(lián)程度可以改(gai)變水凝膠的彈(dan)性和在(zai)壓力下的變形(xing)能力，反過來(lai)影響其壓強-傳(chuan)感能力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓(ya)強有(you)所上升，這(zhe)說明過量(liang)的PDA可(ke)以導致水(shui)凝膠變得更(geng)堅硬。下(xia)圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測試。在(zai)100次循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)(xian)出極小的延滯(zhi)?；瘜W(xue)和物理雙交聯(lián)(lian)使得水(shui)凝膠具有較高(gao)的疲勞性能(neng)。

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