近日(ri)，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)研(yan)究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性(xing)能量儲(chǔ)存裝置(zhi)和傳感器是可(ke)穿戴電(dian)子器件(jian)的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集合(he)一個(gè)傳感器和(he)高性(xing)能能(neng)量儲(chǔ)存(cun)的多功能部件(jian)令人興奮，但仍(reng)然是一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研(yan)究中，研(yan)究人(ren)員將(jiang)聚多巴胺(PDA)引(yin)入到聚(ju)乙烯醇(PVA)和(he)聚乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來制備(bei)具有力學(xué)性能(neng)的多功能水(shui)凝膠。含有(you)PDA的薄膜(mo)電極(ji)在水凝膠(jiao)原位生長。獲(huo)得的裝置(zhi)可同(tong)時(shí)用作超級(jí)(ji)電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級(jí)(ji)電容器面積(ji)比電容為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳感器，該裝(zhuang)置具有廣泛的(de)壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有良(liang)好的(de)靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠(gou)穩(wěn)定監(jiān)測人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能量儲(chǔ)(chu)存裝(zhuang)置和功能傳(chuan)感器(qi)在可穿戴電子(zi)器件(jian)應(yīng)用提供了(le)一個(gè)(ge)解決方(fang)案。

在該(gai)研究中，研究人(ren)員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲線(xian)，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到(dao)大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引(yin)入增加了(le)水凝膠的柔性(xing)，這可能歸因于(yu)PDA引起的非共價(jià)(jia)作用(yong)。改變交(jiao)聯(lián)程度可以改(gai)變水凝膠的彈(dan)性和在壓力(li)下的變形(xing)能力，反過來影(ying)響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升，這(zhe)說明(ming)過量的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝(ning)膠變得更(geng)堅(jiān)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(ci)循環(huán)中，曲(qu)線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延滯。化學(xué)和(he)物理雙(shuang)交聯(lián)使(shi)得水凝膠(jiao)具有較高的(de)疲勞性能(neng)。

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