近日(ri)，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助(zhu)力杭(hang)州電子科技(ji)大學(xué)(xue)研究(jiu)人員在國(guó)際(ji)期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題為(wei)"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性(xing)能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和傳感(gan)器是可穿戴(dai)電子器件(jian)的兩大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感器和高(gao)性能(neng)能量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能部件令(ling)人興奮(fen)，但仍然是一大(da)挑戰(zhàn)。在該(gai)研究中，研究(jiu)人員將聚(ju)多巴(ba)胺(PDA)引入(ru)到聚(ju)乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)制備具(ju)有力學(xué)性(xing)能的多功能水(shui)凝膠。含有PDA的(de)薄膜電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長(zhǎng)。獲(huo)得的裝置(zhi)可同時(shí)用作(zuo)超級(jí)電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級(jí)電容(rong)器面積比電容(rong)為電流密(mi)度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個(gè)(ge)柔性傳感器(qi)，該裝(zhuang)置具有(you)廣泛的壓(ya)強(qiáng)范圍，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范圍內(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)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到(dao)緊緊(jin)抓住，為整合能(neng)量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和(he)功能傳感(gan)器在可穿戴電(dian)子器件(jian)應(yīng)用提供(gong)了一個(gè)解(jie)決方案。

在該研究中(zhong)，研究人(ren)員利用上(shang)海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線(xiàn)，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到(dao)大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入(ru)增加了水凝(ning)膠的柔性(xing)，這可能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共價(jià)作(zuo)用。改變交(jiao)聯(lián)程度可(ke)以改變水凝膠(jiao)的彈(dan)性和在壓(ya)力下(xia)的變形能(neng)力，反過(guò)來(lái)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳(chuan)感能力(li)。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)有(you)所上升，這(zhe)說(shuō)明過(guò)(guo)量的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝膠(jiao)變得(de)更堅(jiān)硬。下(xia)圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)(huan)中，曲線(xiàn)表(biao)現(xiàn)出(chu)極小的延滯(zhi)。化學(xué)和(he)物理雙交聯(lián)使(shi)得水凝(ning)膠具(ju)有較高的(de)疲勞性能。

原文下(xia)載鏈(lian)接

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