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

柔性(xing)能量?jī)?chǔ)存裝置(zhi)和傳感(gan)器是(shi)可穿戴電子器(qi)件的兩大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一(yi)個(gè)傳感器和(he)高性能(neng)能量?jī)?chǔ)(chu)存的(de)多功能部(bu)件令(ling)人興奮，但(dan)仍然是一大(da)挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中，研(yan)究人員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)制備具(ju)有力學(xué)性(xing)能的多功(gong)能水凝膠。含有(you)PDA的薄(bao)膜電極在水凝(ning)膠原位生長(zhǎng)(zhang)。獲得的(de)裝置(zhi)可同時(shí)用作(zuo)超級(jí)電容器和(he)壓力傳感(gan)器。超(chao)級(jí)電容(rong)器面積比(bi)電容為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔性傳感器(qi)，該裝置具有(you)廣泛的(de)壓強(qiáng)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)具(ju)有良(liang)好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的(de)手腕脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住，為整合能(neng)量?jī)?chǔ)存裝置和(he)功能(neng)傳感器在可穿(chuan)戴電(dian)子器件應(yīng)用(yong)提供(gong)了一個(gè)解決(jue)方案。

在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變達(dá)到大(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓(ya)強(qiáng)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的(de)引入增加(jia)了水凝膠(jiao)的柔性，這(zhe)可能歸(gui)因于PDA引起(qi)的非共價(jià)作用(yong)。改變(bian)交聯(lián)程度(du)可以改變水凝(ning)膠的(de)彈性和在(zai)壓力下的(de)變形能力(li)，反過來(lái)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強(qiáng)(qiang)有所(suo)上升，這說(shuō)(shuo)明過量的(de)PDA可以導(dǎo)致水凝(ning)膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延滯?；瘜W(xué)和(he)物理雙交聯(lián)使(shi)得水凝(ning)膠具有較(jiao)高的疲勞(lao)性能。

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