近日，上(shang)海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助(zhu)力杭州電子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國(guó)際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)存裝置(zhi)和傳感器是(shi)可穿戴電子(zi)器件的兩大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)集合一(yi)個(gè)傳感器(qi)和高性(xing)能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能部(bu)件令人興奮，但(dan)仍然是一大(da)挑戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研究人員將(jiang)聚多巴胺(an)(PDA)引入到聚乙(yi)烯醇(chun)(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)(lai)制備具(ju)有力學(xué)性(xing)能的多功(gong)能水凝(ning)膠。含有PDA的薄膜(mo)電極(ji)在水凝膠原(yuan)位生長(zhǎng)。獲得的(de)裝置可同(tong)時(shí)用作超級(jí)電(dian)容器和(he)壓力傳感(gan)器。超(chao)級(jí)電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。作為一(yi)個(gè)柔(rou)性傳(chuan)感器，該裝置(zhi)具有廣泛的壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)(nei)具有良好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手腕(wan)脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置和功能(neng)傳感器在(zai)可穿(chuan)戴電子器(qi)件應(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(li)用上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能(neng)。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線(xian)，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入(ru)增加了(le)水凝膠(jiao)的柔性，這(zhe)可能歸因于PDA引(yin)起的(de)非共價(jià)作(zuo)用。改變(bian)交聯(lián)程度(du)可以(yi)改變(bian)水凝膠(jiao)的彈性(xing)和在壓力(li)下的變形能(neng)力，反(fan)過(guò)來(lái)影響其(qi)壓強(qiáng)-傳(chuan)感能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有(you)所上(shang)升，這說(shuō)明過(guò)(guo)量的(de)PDA可以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓縮測(cè)試(shi)。在100次(ci)循環(huán)中，曲線(xian)表現(xiàn)出極小的(de)延滯?；?hua)學(xué)和物理雙交(jiao)聯(lián)使得水(shui)凝膠具有較(jiao)高的疲勞(lao)性能(neng)。

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