近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助(zhu)力杭州電(dian)子科(ke)技大(da)學(xué)研(yan)究人(ren)員在國際(ji)期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論(lun)文。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感器(qi)是可穿戴(dai)電子器件的(de)兩大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計一個集(ji)合一個(ge)傳感(gan)器和高性能能(neng)量儲存的多功(gong)能部件令人興(xing)奮，但仍然是一(yi)大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中(zhong)，研究人(ren)員將聚多巴(ba)胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lai)制備具有力學(xué)(xue)性能的多(duo)功能水凝膠(jiao)。含有(you)PDA的薄膜電極(ji)在水凝膠原(yuan)位生長。獲得的(de)裝置(zhi)可同時用(yong)作超級電(dian)容器和壓力傳(chuan)感器(qi)。超級電(dian)容器面積比(bi)電容為電(dian)流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個柔(rou)性傳(chuan)感器(qi)，該裝置具有(you)廣泛(fan)的壓強范圍(wei)，且在(zai)0?5 kPa壓強范圍(wei)內(nèi)具有(you)良好的(de)靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(ce)人體運(yun)動，從(cong)平穩(wěn)(wen)的手腕(wan)脈搏到緊緊(jin)抓住，為整(zheng)合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功(gong)能傳感器在(zai)可穿戴電子(zi)器件(jian)應(yīng)用提(ti)供了一(yi)個解決(jue)方案。

在該研究中，研(yan)究人(ren)員利用(yong)上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變達到(dao)大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiang)最小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入(ru)增加(jia)了水(shui)凝膠的柔(rou)性，這可能歸(gui)因于(yu)PDA引起的非共(gong)價作用。改變(bian)交聯(lián)程(cheng)度可以改變水(shui)凝膠的彈(dan)性和在壓(ya)力下的(de)變形能力(li)，反過來(lai)影響(xiang)其壓強-傳感能(neng)力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiang)有所上升，這說(shuo)明過量(liang)的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠(jiao)變得(de)更堅硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮(suo)測試。在100次循環(huán)(huan)中，曲(qu)線表(biao)現(xiàn)出(chu)極小的(de)延滯(zhi)?；瘜W(xué)(xue)和物理雙(shuang)交聯(lián)使得水(shui)凝膠具有(you)較高的疲(pi)勞性能。

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