近日(ri)，上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助(zhu)力杭州(zhou)電子科技(ji)大學(xué)研究人員(yuan)在國(guó)際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)存裝(zhuang)置和傳感器(qi)是可(ke)穿戴(dai)電子器件(jian)的兩大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感器和高性(xing)能能量?jī)?chǔ)存(cun)的多(duo)功能部件令(ling)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(yuan)將聚多(duo)巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和(he)聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中(zhong)來(lái)制備具有力(li)學(xué)性能的(de)多功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄(bao)膜電極在水凝(ning)膠原位生長(zhǎng)(zhang)。獲得(de)的裝置可同(tong)時(shí)用作超(chao)級(jí)電容(rong)器和(he)壓力傳感器。超(chao)級(jí)電(dian)容器面積比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個(gè)柔性傳(chuan)感器，該(gai)裝置具有(you)廣泛的(de)壓強(qiáng)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范圍(wei)內(nèi)具有良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)(jian)測(cè)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手腕(wan)脈搏到緊(jin)緊抓(zhua)住，為(wei)整合能(neng)量?jī)?chǔ)存裝置和(he)功能傳感(gan)器在可(ke)穿戴電子器(qi)件應(yīng)用(yong)提供了一個(gè)(ge)解決方(fang)案。

在該研究中(zhong)，研究人(ren)員利(li)用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到(dao)大約35%時(shí)(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓(ya)強(qiáng)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為(wei)0.038 MPa。這表(biao)明PDA的(de)引入增(zeng)加了水凝膠的(de)柔性，這(zhe)可能歸因(yin)于PDA引(yin)起的非共價(jià)(jia)作用。改(gai)變交聯(lián)程(cheng)度可(ke)以改變水(shui)凝膠的(de)彈性(xing)和在壓(ya)力下的(de)變形能(neng)力，反(fan)過(guò)來(lái)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳(chuan)感能力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強(qiáng)有(you)所上升，這說(shuō)(shuo)明過(guò)量的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝膠(jiao)變得更堅(jiān)(jian)硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極(ji)小的(de)延滯?；瘜W(xué)(xue)和物理(li)雙交聯(lián)使得(de)水凝膠具有較(jiao)高的疲(pi)勞性(xing)能。

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