近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)助力(li)杭州電子科技(ji)大學(xué)研究人(ren)員在國(guo)際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題為(wei)"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳(chuan)感器是可穿戴(dai)電子器件的兩(liang)大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計一個(ge)集合一個傳感(gan)器和(he)高性能能(neng)量儲存的多功(gong)能部件(jian)令人興(xing)奮，但仍然(ran)是一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中，研(yan)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)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來制(zhi)備具(ju)有力學(xué)性(xing)能的多功能水(shui)凝膠。含(han)有PDA的薄膜(mo)電極在水(shui)凝膠原位生長(zhang)。獲得的裝置可(ke)同時用(yong)作超(chao)級電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級(ji)電容器面積比電容(rong)為電流密(mi)度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔性傳感器(qi)，該裝(zhuang)置具有廣泛(fan)的壓強范圍(wei)，且在0?5 kPa壓強范(fan)圍內(nèi)具有(you)良好的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能夠(gou)穩(wěn)定監(jiān)測人體(ti)運動，從平(ping)穩(wěn)的手腕(wan)脈搏到(dao)緊緊抓住，為(wei)整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功能(neng)傳感器在(zai)可穿戴電子器(qi)件應(yīng)用提供(gong)了一個解決方(fang)案。

在該(gai)研究中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)力學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變達到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠(jiao)的柔性，這可(ke)能歸因于PDA引(yin)起的非共價(jia)作用。改變交聯(lián)(lian)程度(du)可以改(gai)變水凝膠(jiao)的彈性和(he)在壓力(li)下的變形能力(li)，反過(guo)來影響其(qi)壓強-傳感(gan)能力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有(you)所上升(sheng)，這說明(ming)過量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠變得(de)更堅硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的循環(huán)壓(ya)縮測試。在100次循(xun)環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)。化學(xué)(xue)和物理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝膠(jiao)具有(you)較高(gao)的疲(pi)勞性能(neng)。

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