近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)研究人(ren)員在國際期刊(kan)《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)裝置和傳感(gan)器是可穿(chuan)戴電(dian)子器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(ji)一個集(ji)合一個(ge)傳感(gan)器和高性能能(neng)量儲存(cun)的多功能部件(jian)令人(ren)興奮，但(dan)仍然是一(yi)大挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人員(yuan)將聚多巴胺(an)(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來制(zhi)備具(ju)有力學(xué)性能的(de)多功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜電(dian)極在水凝膠(jiao)原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同時用(yong)作超級電容器(qi)和壓力傳(chuan)感器。超級電(dian)容器面積(ji)比電(dian)容為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個柔(rou)性傳(chuan)感器，該裝(zhuang)置具有(you)廣泛的壓強(qiang)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)具(ju)有良好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(ce)人體運動，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到(dao)緊緊抓住(zhu)，為整合能量(liang)儲存(cun)裝置和功(gong)能傳(chuan)感器在(zai)可穿(chuan)戴電子器(qi)件應(yīng)(ying)用提供了一個(ge)解決方案(an)。

在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達到大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強為0.038 MPa。這表明PDA的(de)引入(ru)增加了水(shui)凝膠的柔(rou)性，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共價(jia)作用。改變交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變水凝膠(jiao)的彈性(xing)和在壓力(li)下的變(bian)形能力，反過(guo)來影(ying)響其壓強(qiang)-傳感能(neng)力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiang)有所上升，這(zhe)說明過(guo)量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠(jiao)變得更(geng)堅硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓(ya)縮測試。在100次循(xun)環(huán)中，曲(qu)線表(biao)現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)?；瘜W(xué)和物(wu)理雙交(jiao)聯(lián)使(shi)得水凝膠具有(you)較高的疲(pi)勞性能。

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