近日，上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人員(yuan)在國(guó)際期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究(jiu)論文。

柔性能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置和傳感器(qi)是可穿戴(dai)電子器(qi)件的(de)兩大關(guān)鍵因(yin)素。設(shè)(she)計(jì)一個(gè)集合(he)一個(gè)傳感(gan)器和高性能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能部(bu)件令人(ren)興奮，但仍然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人員(yuan)將聚多巴胺(an)(PDA)引入(ru)到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)制備(bei)具有(you)力學(xué)(xue)性能的多(duo)功能水凝膠。含(han)有PDA的(de)薄膜電(dian)極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長(zhǎng)。獲得(de)的裝置可同時(shí)(shi)用作超(chao)級(jí)電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級(jí)電容器(qi)面積比(bi)電容(rong)為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔(rou)性傳感器，該裝(zhuang)置具有(you)廣泛(fan)的壓強(qiáng)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)(nei)具有良好的(de)靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓(zhua)住，為整合能量(liang)儲(chǔ)存裝置和(he)功能傳(chuan)感器在可穿(chuan)戴電子器(qi)件應(yīng)用提供了(le)一個(gè)解(jie)決方案。

在該研(yan)究中，研究(jiu)人員利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)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(xiàn)(xian)，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強(qiáng)為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引(yin)入增加了水凝(ning)膠的柔(rou)性，這(zhe)可能歸因(yin)于PDA引起的(de)非共價(jià)作用(yong)。改變交聯(lián)程(cheng)度可以改(gai)變水凝(ning)膠的(de)彈性和在壓力(li)下的變形能(neng)力，反過(guò)(guo)來(lái)影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有所上升，這(zhe)說(shuō)明(ming)過(guò)量的(de)PDA可以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試(shi)。在100次(ci)循環(huán)中，曲(qu)線(xiàn)表現(xiàn)出極小(xiao)的延滯。化學(xué)(xue)和物理(li)雙交聯(lián)使得水(shui)凝膠具(ju)有較高(gao)的疲勞性(xing)能。

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