近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科技(ji)大學(xué)研究人(ren)員在國際期刊(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(jiu)論文(wen)。

柔性能量(liang)儲存(cun)裝置和傳(chuan)感器是可穿(chuan)戴電(dian)子器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個集合一個(ge)傳感器(qi)和高性能能量(liang)儲存的(de)多功能部(bu)件令人興奮(fen)，但仍然是一大(da)挑戰(zhàn)。在(zai)該研(yan)究中(zhong)，研究(jiu)人員將(jiang)聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備(bei)具有(you)力學(xué)性(xing)能的多(duo)功能(neng)水凝膠。含(han)有PDA的(de)薄膜電(dian)極在水凝(ning)膠原位(wei)生長。獲得(de)的裝置可(ke)同時(shí)(shi)用作(zuo)超級電容(rong)器和壓力(li)傳感(gan)器。超級電(dian)容器面積(ji)比電容(rong)為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個柔性(xing)傳感器，該(gai)裝置具(ju)有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有(you)良好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人體(ti)運(yùn)動(dong)，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊緊(jin)抓住，為整(zheng)合能量儲(chu)存裝置和(he)功能傳感器(qi)在可穿戴電子(zi)器件應(yīng)用(yong)提供(gong)了一個解決方(fang)案。

在該研究中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增加(jia)了水凝膠的柔(rou)性，這可能歸因(yin)于PDA引起的非(fei)共價(jià)(jia)作用(yong)。改變交(jiao)聯(lián)程(cheng)度可(ke)以改變水凝膠(jiao)的彈性和在壓(ya)力下的變形(xing)能力，反過來影(ying)響其壓強(qiáng)-傳感(gan)能力(li)。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強(qiáng)有所(suo)上升，這說明過(guo)量的PDA可(ke)以導(dǎo)致水凝(ning)膠變(bian)得更堅(jiān)硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮(suo)測試(shi)。在100次(ci)循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)(xian)出極小(xiao)的延滯。化學(xué)和(he)物理雙(shuang)交聯(lián)使得(de)水凝膠具有(you)較高(gao)的疲勞性(xing)能。

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