近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)助力杭州電子(zi)科技(ji)大學(xué)研究(jiu)人員在國(guo)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"的研究論文。

柔性能量儲(chu)存裝置和(he)傳感器是(shi)可穿戴電子(zi)器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(ji)一個集合一個(ge)傳感器和(he)高性(xing)能能量儲存的(de)多功能部件(jian)令人興(xing)奮，但仍(reng)然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)。在該(gai)研究中(zhong)，研究人員將聚(ju)多巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來制(zhi)備具有力學(xué)性(xing)能的多(duo)功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜電(dian)極在水(shui)凝膠原位生(sheng)長。獲得的(de)裝置可同(tong)時用作(zuo)超級電(dian)容器和壓(ya)力傳感器。超級(ji)電容(rong)器面積(ji)比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個柔性(xing)傳感器，該裝(zhuang)置具有(you)廣泛的壓強(qiang)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強范圍(wei)內(nèi)具有(you)良好的(de)靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測人(ren)體運動，從平穩(wěn)(wen)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓(zhua)住，為整合能量(liang)儲存(cun)裝置和(he)功能傳感器(qi)在可(ke)穿戴(dai)電子器件應(yīng)(ying)用提(ti)供了一個解(jie)決方案。

在該研究中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)利用(yong)上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變(bian)曲線，當應(yīng)變達(da)到大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓強最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的(de)引入(ru)增加(jia)了水凝膠的柔(rou)性，這可能(neng)歸因于PDA引起的(de)非共價(jia)作用。改變交(jiao)聯(lián)程度可(ke)以改變水(shui)凝膠的彈(dan)性和在(zai)壓力下(xia)的變(bian)形能力，反過來(lai)影響其壓(ya)強-傳(chuan)感能(neng)力。對于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiang)有所上升，這(zhe)說明過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得(de)更堅硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測試(shi)。在100次(ci)循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)。化學(xué)和(he)物理雙交聯(lián)(lian)使得水凝膠(jiao)具有較高的(de)疲勞(lao)性能。

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