近日，上(shang)海騰拔(ba)Universal TA質構(gou)儀助力杭州電(dian)子科技大學(xue)研究人員(yuan)在國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論文。

柔性能量(liang)儲存裝置和傳(chuan)感器(qi)是可(ke)穿戴電(dian)子器(qi)件的(de)兩大關鍵因素(su)。設計一(yi)個集合一個傳(chuan)感器和高性(xing)能能量儲(chu)存的多功能部(bu)件令人(ren)興奮(fen)，但仍(reng)然是一大(da)挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中，研(yan)究人員(yuan)將聚多(duo)巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙二(er)醇(PEG)交聯(lián)網(wang)絡中來制備(bei)具有力學(xue)性能的多(duo)功能(neng)水凝膠。含(han)有PDA的薄膜(mo)電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長。獲得的(de)裝置可同(tong)時用作(zuo)超級電容器(qi)和壓(ya)力傳感(gan)器。超級(ji)電容器面積比(bi)電容為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔性傳(chuan)感器，該(gai)裝置具有廣(guang)泛的壓強(qiang)范圍，且在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nei)具有(you)良好(hao)的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人體(ti)運動，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到(dao)緊緊抓住(zhu)，為整合能量(liang)儲存裝置和(he)功能傳感器在(zai)可穿戴(dai)電子器件(jian)應用提供(gong)了一個解(jie)決方(fang)案。

在該(gai)研究中，研(yan)究人員利用(yong)上海騰拔Universal TA質(zhi)構儀來測定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力(li)學性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應力-應(ying)變曲(qu)線，當(dang)應變達到大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiang)最小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiang)為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引(yin)入增加了水(shui)凝膠(jiao)的柔(rou)性，這可(ke)能歸(gui)因于PDA引起的(de)非共價(jia)作用。改(gai)變交聯(lián)程度(du)可以改變水凝(ning)膠的彈性(xing)和在壓力下(xia)的變形能力，反(fan)過來影響(xiang)其壓強-傳(chuan)感能力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓強有所(suo)上升，這說明(ming)過量的PDA可以(yi)導致水凝膠變(bian)得更(geng)堅硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)(huan)壓縮測試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延(yan)滯?；瘜W和物(wu)理雙(shuang)交聯(lián)使得(de)水凝膠(jiao)具有較高(gao)的疲勞(lao)性能。

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