近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助力杭州(zhou)電子科技大學(xué)(xue)研究人員在(zai)國(guó)際(ji)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。

柔性能量(liang)儲(chǔ)存裝置(zhi)和傳感器(qi)是可穿戴電子(zi)器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)傳(chuan)感器和高(gao)性能(neng)能量(liang)儲(chǔ)存的多(duo)功能部件令(ling)人興(xing)奮，但仍然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人員(yuan)將聚多巴胺(an)(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來(lái)(lai)制備具(ju)有力(li)學(xué)性(xing)能的多功能(neng)水凝(ning)膠。含有PDA的(de)薄膜電極在水(shui)凝膠原位(wei)生長(zhǎng)。獲得(de)的裝置可同時(shí)(shi)用作超(chao)級(jí)電容器(qi)和壓力傳感器(qi)。超級(jí)電(dian)容器(qi)面積比電容為電流(liu)密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)(ge)柔性(xing)傳感(gan)器，該裝置(zhi)具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范圍(wei)內(nèi)具有良好的(de)靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝置(zhi)能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到緊緊(jin)抓住，為整合(he)能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置(zhi)和功能傳感器(qi)在可(ke)穿戴電子(zi)器件應(yīng)(ying)用提供了一個(gè)(ge)解決方案。

在該研(yan)究中，研究人(ren)員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力學(xué)性能(neng)。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大(da)約35%時(shí)(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓(ya)強(qiáng)最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增(zeng)加了水凝膠(jiao)的柔性，這(zhe)可能歸(gui)因于PDA引起的非(fei)共價(jià)作(zuo)用。改變交(jiao)聯(lián)程度(du)可以(yi)改變水(shui)凝膠的彈(dan)性和在壓力(li)下的變形能(neng)力，反過(guò)來(lái)(lai)影響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)有所(suo)上升(sheng)，這說(shuō)明過(guò)量的(de)PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝(ning)膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循(xun)環(huán)壓縮測(cè)試(shi)。在100次循(xun)環(huán)中，曲線表現(xiàn)(xian)出極小(xiao)的延滯?；瘜W(xué)和(he)物理雙交聯(lián)(lian)使得水(shui)凝膠具(ju)有較高的疲勞(lao)性能(neng)。

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