近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電(dian)子科技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國(guó)際(ji)期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性能量(liang)儲(chǔ)存裝置和(he)傳感器是可(ke)穿戴電(dian)子器件(jian)的兩(liang)大關(guān)鍵因(yin)素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性能(neng)能量?jī)?chǔ)存(cun)的多功(gong)能部件令人興(xing)奮，但仍然是一(yi)大挑(tiao)戰(zhàn)。在該(gai)研究中，研(yan)究人(ren)員將聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)制備具有(you)力學(xué)(xue)性能的多功(gong)能水凝(ning)膠。含(han)有PDA的薄膜電極(ji)在水凝膠原位(wei)生長(zhǎng)。獲得的(de)裝置可同時(shí)用(yong)作超(chao)級(jí)電容器和壓(ya)力傳感器。超級(jí)(ji)電容器面積比電(dian)容為電流(liu)密度(du)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(qi)，該裝置(zhi)具有廣泛(fan)的壓(ya)強(qiáng)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有良(liang)好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠(gou)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)(ce)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的手(shou)腕脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住，為(wei)整合能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提供(gong)了一個(gè)解決方(fang)案。

在該研(yan)究中，研究人(ren)員利用(yong)上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力(li)學(xué)性能。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強(qiáng)最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠的(de)柔性，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共價(jià)作(zuo)用。改變交(jiao)聯(lián)程度可以改(gai)變水凝膠的彈(dan)性和在(zai)壓力下的變(bian)形能(neng)力，反過(guò)來(lái)影(ying)響其壓(ya)強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強(qiáng)(qiang)有所上升(sheng)，這說(shuō)(shuo)明過(guò)量的(de)PDA可以(yi)導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)(ce)試。在100次循環(huán)中(zhong)，曲線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延滯(zhi)?；瘜W(xué)和物(wu)理雙交聯(lián)(lian)使得(de)水凝膠具有較(jiao)高的疲勞性能(neng)。

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