近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構儀助力杭(hang)州電子科(ke)技大學研(yan)究人員在(zai)國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為(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(he)傳感器(qi)是可穿(chuan)戴電(dian)子器(qi)件的(de)兩大關鍵因(yin)素。設(she)計一個集(ji)合一個傳感(gan)器和高性能(neng)能量(liang)儲存的多功能(neng)部件令人興奮(fen)，但仍然(ran)是一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中，研(yan)究人員將聚多(duo)巴胺(PDA)引(yin)入到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙(yi)二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡中來(lai)制備具有力學(xue)性能(neng)的多(duo)功能(neng)水凝膠。含有PDA的(de)薄膜電極(ji)在水(shui)凝膠原位(wei)生長(zhang)。獲得(de)的裝置可同(tong)時用作(zuo)超級電(dian)容器和壓(ya)力傳感器。超級(ji)電容器面積比電容為電(dian)流密度(du)為0.2 mA cm^?2時的(de)210.2 mF cm^?2。作為一個柔性(xing)傳感器(qi)，該裝(zhuang)置具有(you)廣泛的壓強范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiang)范圍內(nèi)具有良(liang)好的(de)靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝置(zhi)能夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人體運(yun)動，從平(ping)穩(wěn)的(de)手腕脈搏(bo)到緊緊抓(zhua)住，為整合能量(liang)儲存(cun)裝置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電子(zi)器件(jian)應用提(ti)供了一個(ge)解決方(fang)案。

在該研究(jiu)中，研究人員利(li)用上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gou)儀來(lai)測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應力-應(ying)變曲(qu)線，當(dang)應變達到大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引入增加了(le)水凝膠(jiao)的柔(rou)性，這可能歸(gui)因于PDA引起的(de)非共價作(zuo)用。改變交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變(bian)水凝膠(jiao)的彈性(xing)和在壓力下(xia)的變形能力(li)，反過來影響其(qi)壓強-傳(chuan)感能(neng)力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強有(you)所上升，這說(shuo)明過(guo)量的PDA可以(yi)導致水凝膠變(bian)得更(geng)堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)壓縮(suo)測試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的(de)延滯?；瘜W和物(wu)理雙交(jiao)聯(lián)使得(de)水凝膠具(ju)有較高的(de)疲勞(lao)性能。

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