近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大學(xué)研究(jiu)人員在(zai)國際(ji)期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性能量儲存(cun)裝置(zhi)和傳感(gan)器是可穿戴電(dian)子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計一個集合(he)一個傳感(gan)器和高(gao)性能(neng)能量(liang)儲存的(de)多功能部件(jian)令人興奮(fen)，但仍然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)。在(zai)該研究中，研(yan)究人員將(jiang)聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(PVA)和(he)聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來制(zhi)備具有力學(xué)性(xing)能的多功(gong)能水凝膠。含(han)有PDA的薄膜電(dian)極在水凝(ning)膠原位生長。獲(huo)得的裝(zhuang)置可(ke)同時用作(zuo)超級電容器和(he)壓力傳感(gan)器。超級電容(rong)器面積比電容(rong)為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔性傳(chuan)感器，該裝置(zhi)具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)(qiang)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓強(qiáng)范圍(wei)內(nèi)具(ju)有良好(hao)的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置(zhi)能夠穩(wěn)定監(jiān)測(ce)人體運動，從(cong)平穩(wěn)的(de)手腕脈(mai)搏到緊緊(jin)抓住，為整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電子器(qi)件應(yīng)用(yong)提供了一個(ge)解決(jue)方案。

在該研究中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的(de)引入(ru)增加(jia)了水凝(ning)膠的柔(rou)性，這可(ke)能歸因于PDA引起(qi)的非共價(jia)作用。改變(bian)交聯(lián)(lian)程度可(ke)以改變水(shui)凝膠(jiao)的彈性和在(zai)壓力(li)下的變形(xing)能力，反過來影(ying)響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感能力(li)。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)有所上(shang)升，這說明(ming)過量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠變(bian)得更堅硬(ying)。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的循環(huán)壓(ya)縮測試。在(zai)100次循環(huán)中，曲線(xian)表現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)?；瘜W(xué)和物理雙(shuang)交聯(lián)使(shi)得水(shui)凝膠具(ju)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