近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭州電(dian)子科技大學(xué)(xue)研究(jiu)人員在國(guó)際期(qi)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(lun)文。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)(chu)存裝(zhuang)置和傳感器(qi)是可穿(chuan)戴電子器件(jian)的兩大(da)關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一個(gè)集(ji)合一個(gè)(ge)傳感(gan)器和高(gao)性能能(neng)量?jī)?chǔ)存(cun)的多功能部件(jian)令人興奮，但仍(reng)然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在(zai)該研究中，研究(jiu)人員(yuan)將聚(ju)多巴(ba)胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來(lái)制(zhi)備具有力學(xué)(xue)性能的多功(gong)能水(shui)凝膠(jiao)。含有(you)PDA的薄膜(mo)電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長(zhǎng)。獲得的裝置(zhi)可同時(shí)(shi)用作超(chao)級(jí)電容器(qi)和壓力(li)傳感器。超級(jí)(ji)電容(rong)器面積比電容(rong)為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔性(xing)傳感器，該裝(zhuang)置具(ju)有廣(guang)泛的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有(you)良好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的(de)手腕脈(mai)搏到緊緊抓住(zhu)，為整合能量(liang)儲(chǔ)存裝置和(he)功能(neng)傳感(gan)器在(zai)可穿戴電子器(qi)件應(yīng)用提供(gong)了一(yi)個(gè)解決方案。

在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到(dao)大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強(qiáng)最小，為(wei)0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入增(zeng)加了(le)水凝(ning)膠的柔(rou)性，這(zhe)可能歸因于(yu)PDA引起(qi)的非共(gong)價(jià)作(zuo)用。改變交(jiao)聯(lián)程度(du)可以改變水(shui)凝膠的彈性和(he)在壓(ya)力下的(de)變形能(neng)力，反過(guò)(guo)來(lái)影響其(qi)壓強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓(ya)強(qiáng)有(you)所上(shang)升，這說(shuō)明過(guò)量(liang)的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝(ning)膠變(bian)得更(geng)堅(jiān)硬(ying)。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓縮測(cè)(ce)試。在100次循(xun)環(huán)中(zhong)，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的延(yan)滯?；瘜W(xué)(xue)和物理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝膠(jiao)具有(you)較高的疲勞性(xing)能。

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