近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力(li)杭州電子科(ke)技大(da)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(xing)能量儲存(cun)裝置(zhi)和傳感(gan)器是可穿(chuan)戴電子器(qi)件的兩(liang)大關(guān)(guan)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合(he)一個(gè)傳(chuan)感器(qi)和高(gao)性能能量(liang)儲存的多(duo)功能部件(jian)令人興(xing)奮，但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該(gai)研究中，研(yan)究人(ren)員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙(yi)二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來制備具有(you)力學(xué)性能(neng)的多功能水(shui)凝膠。含有(you)PDA的薄膜電(dian)極在水凝(ning)膠原位(wei)生長。獲(huo)得的(de)裝置可同(tong)時(shí)用作超級(ji)電容器和壓力(li)傳感器(qi)。超級電容器(qi)面積比電容為電流密(mi)度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)(ge)柔性(xing)傳感器，該裝置(zhi)具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范(fan)圍，且(qie)在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)(nei)具有良好(hao)的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人(ren)體運(yùn)(yun)動，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈(mai)搏到緊緊抓住(zhu)，為整合能量儲(chu)存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在可(ke)穿戴電子器(qi)件應(yīng)用(yong)提供了(le)一個(gè)解(jie)決方案。

在該(gai)研究中，研究(jiu)人員(yuan)利用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力(li)學(xué)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)(ying)變達(dá)到(dao)大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強(qiáng)最(zui)小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為(wei)0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠的(de)柔性，這(zhe)可能歸因于(yu)PDA引起的非(fei)共價(jià)作用。改(gai)變交聯(lián)程度(du)可以(yi)改變(bian)水凝膠(jiao)的彈性和在壓(ya)力下的變形(xing)能力，反(fan)過來影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感(gan)能力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有所上升，這(zhe)說明過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致水凝(ning)膠變(bian)得更堅(jiān)硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮(suo)測試。在100次循(xun)環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極小(xiao)的延滯。化學(xué)和(he)物理(li)雙交聯(lián)使得(de)水凝膠具有(you)較高的疲勞性(xing)能。

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