近日，上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力(li)杭州電子科技(ji)大學(xué)(xue)研究人員在國(guó)(guo)際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究(jiu)論文。

柔性能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置和傳感器(qi)是可(ke)穿戴(dai)電子器件(jian)的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感器和高性(xing)能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能部件令(ling)人興奮，但仍(reng)然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研究中(zhong)，研究(jiu)人員將聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來制備(bei)具有(you)力學(xué)性能(neng)的多(duo)功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄(bao)膜電極在(zai)水凝膠原位(wei)生長(zhǎng)。獲得的裝(zhuang)置可同時(shí)用(yong)作超級(jí)(ji)電容器和(he)壓力傳感(gan)器。超(chao)級(jí)電容器面積比電容(rong)為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳(chuan)感器，該(gai)裝置具有廣(guang)泛的(de)壓強(qiáng)范圍(wei)，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具(ju)有良好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)人體運(yùn)(yun)動(dòng)，從平穩(wěn)的(de)手腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能量?jī)?chǔ)存裝(zhuang)置和功能傳(chuan)感器在可(ke)穿戴電子器件(jian)應(yīng)用提(ti)供了一個(gè)解決(jue)方案。

在該研究中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學(xué)性(xing)能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力(li)-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最(zui)小，為(wei)0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引(yin)入增加了(le)水凝膠(jiao)的柔(rou)性，這可能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共價(jià)(jia)作用(yong)。改變交聯(lián)程(cheng)度可以(yi)改變水凝膠(jiao)的彈性和在(zai)壓力下(xia)的變形能力，反(fan)過來影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升，這說(shuo)明過量的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝膠(jiao)變得更堅(jiān)硬(ying)。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮(suo)測(cè)試。在100次循環(huán)(huan)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的(de)延滯?；瘜W(xué)(xue)和物理雙交聯(lián)(lian)使得水凝(ning)膠具有較(jiao)高的疲勞性能(neng)。

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