近日，上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力杭(hang)州電(dian)子科技大學研(yan)究人員在國(guo)際期刊(kan)《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(lun)文。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感(gan)器是可穿戴(dai)電子器件的(de)兩大關(guān)鍵(jian)因素(su)。設(shè)計一個集合(he)一個傳(chuan)感器和高性能(neng)能量(liang)儲存的多功能(neng)部件令人興奮(fen)，但仍然是一大(da)挑戰(zhàn)。在(zai)該研(yan)究中(zhong)，研究人員將(jiang)聚多巴胺(an)(PDA)引入到(dao)聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lai)制備(bei)具有力學性(xing)能的多功能水(shui)凝膠。含有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠(jiao)原位(wei)生長。獲得的(de)裝置可(ke)同時用作(zuo)超級電容(rong)器和壓力傳(chuan)感器。超級電(dian)容器面積比電容(rong)為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔(rou)性傳感器，該(gai)裝置具有廣泛(fan)的壓強范圍(wei)，且在0?5 kPa壓強范圍(wei)內(nèi)具有良(liang)好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測人(ren)體運(yun)動，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓住(zhu)，為整(zheng)合能量儲存裝(zhuang)置和(he)功能傳感器(qi)在可穿戴電(dian)子器(qi)件應(yīng)用提供了(le)一個(ge)解決方案。

在該(gai)研究中，研究人(ren)員利(li)用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dang)應(yīng)變達到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiang)為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引(yin)入增加(jia)了水凝膠的(de)柔性，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起的(de)非共價(jia)作用(yong)。改變交聯(lián)(lian)程度可(ke)以改(gai)變水(shui)凝膠的彈性和(he)在壓(ya)力下的(de)變形能力，反過(guo)來影響其壓(ya)強-傳感能力(li)。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強有所上升(sheng)，這說明過量的(de)PDA可以導致(zhi)水凝膠(jiao)變得更堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的循環(huán)(huan)壓縮測試(shi)。在100次(ci)循環(huán)中，曲線(xian)表現(xiàn)出極小的(de)延滯(zhi)?；瘜W(xue)和物理雙交聯(lián)(lian)使得水凝膠具(ju)有較高(gao)的疲(pi)勞性能。

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