近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助力(li)杭州電子(zi)科技大學(xué)(xue)研究人員在(zai)國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性能(neng)量儲(chu)存裝置(zhi)和傳感器是可(ke)穿戴(dai)電子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計一(yi)個集合一個(ge)傳感器和高(gao)性能能量儲存(cun)的多功(gong)能部件令(ling)人興奮，但仍然(ran)是一大(da)挑戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研(yan)究人員(yuan)將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來制(zhi)備具有(you)力學(xué)性能的(de)多功能(neng)水凝膠。含(han)有PDA的薄膜電(dian)極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同時用(yong)作超級電容器(qi)和壓(ya)力傳感器(qi)。超級電容器面積(ji)比電(dian)容為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個(ge)柔性傳感器(qi)，該裝置具有廣(guang)泛的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)(qiang)范圍內(nèi)具(ju)有良好(hao)的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人(ren)體運(yùn)動，從(cong)平穩(wěn)的(de)手腕(wan)脈搏到(dao)緊緊抓住，為整(zheng)合能量儲存裝(zhuang)置和功能傳(chuan)感器(qi)在可穿戴電(dian)子器件應(yīng)用(yong)提供(gong)了一個(ge)解決方案(an)。

在該研究中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力學(xué)(xue)性能(neng)。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力(li)-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓(ya)強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠的(de)柔性，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起的(de)非共價作用。改(gai)變交聯(lián)程(cheng)度可以改(gai)變水凝(ning)膠的(de)彈性和(he)在壓(ya)力下的變形(xing)能力，反過來(lai)影響其(qi)壓強(qiáng)-傳感(gan)能力(li)。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有所上(shang)升，這說(shuo)明過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更(geng)堅硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測試。在100次(ci)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)(lian)使得水凝膠(jiao)具有較(jiao)高的疲勞(lao)性能。

原文下載(zai)鏈接

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