近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)研(yan)究人員在國(guo)際期刊《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(wen)。

柔性能量(liang)儲(chǔ)存裝置和傳(chuan)感器(qi)是可穿戴(dai)電子器件(jian)的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計(jì)一個(gè)(ge)集合一個(gè)傳感(gan)器和高(gao)性能能(neng)量儲(chǔ)存的(de)多功能部(bu)件令(ling)人興奮，但仍然(ran)是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人(ren)員將聚多(duo)巴胺(an)(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(PVA)和(he)聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備具(ju)有力(li)學(xué)性能(neng)的多功能水凝(ning)膠。含有PDA的(de)薄膜電極(ji)在水凝膠原位(wei)生長。獲(huo)得的裝置可同(tong)時(shí)用作超級(jí)(ji)電容器和壓(ya)力傳感器。超級(jí)(ji)電容器(qi)面積比(bi)電容(rong)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)(ge)柔性(xing)傳感器，該裝(zhuang)置具有廣(guang)泛的壓強(qiáng)(qiang)范圍(wei)，且在0?5 kPa壓強(qiáng)(qiang)范圍內(nèi)(nei)具有良(liang)好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈搏(bo)到緊緊抓住(zhu)，為整(zheng)合能量(liang)儲(chǔ)存(cun)裝置和功能傳(chuan)感器在可穿戴(dai)電子器(qi)件應(yīng)(ying)用提(ti)供了(le)一個(gè)(ge)解決方案。

在該研(yan)究中，研究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lai)測(cè)定(ding)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)力(li)-應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到大約35%時(shí)(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強(qiáng)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表明PDA的(de)引入增(zeng)加了水凝(ning)膠的柔性，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起的非共(gong)價(jià)作用。改變(bian)交聯(lián)程度可(ke)以改變水凝(ning)膠的(de)彈性和在壓力(li)下的變形能(neng)力，反過(guo)來影響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感(gan)能力。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有(you)所上升，這說明(ming)過量的(de)PDA可以導(dǎo)致水凝(ning)膠變(bian)得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測(cè)試。在(zai)100次循環(huán)(huan)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延滯(zhi)?；瘜W(xué)和物理(li)雙交聯(lián)使得(de)水凝膠(jiao)具有較高的(de)疲勞性能。

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