近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭(hang)州電子科(ke)技大學(xué)研(yan)究人員在國際(ji)期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感器(qi)是可穿戴電子(zi)器件的兩大關(guān)(guan)鍵因素(su)。設(shè)計(ji)一個集合(he)一個傳感(gan)器和高性(xing)能能量(liang)儲存的多(duo)功能部件令(ling)人興奮，但(dan)仍然是一(yi)大挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研究人員(yuan)將聚(ju)多巴胺(an)(PDA)引入到聚(ju)乙烯(xi)醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備(bei)具有力(li)學(xué)性能的多功(gong)能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜(mo)電極在水凝(ning)膠原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同時用作(zuo)超級電容器(qi)和壓力傳(chuan)感器。超級(ji)電容器面積比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時的(de)210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔(rou)性傳感器(qi)，該裝置具有(you)廣泛的壓強范(fan)圍，且在0?5 kPa壓(ya)強范(fan)圍內(nèi)具有良(liang)好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測人(ren)體運(yun)動，從平穩(wěn)(wen)的手(shou)腕脈搏到緊(jin)緊抓住(zhu)，為整合能量儲(chu)存裝置(zhi)和功(gong)能傳感器在可(ke)穿戴(dai)電子器件應(yīng)(ying)用提供了一個(ge)解決方案(an)。

在該研究中，研(yan)究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖(tu)a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變達到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiang)最小(xiao)，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiang)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增加(jia)了水凝膠(jiao)的柔性，這可(ke)能歸因于PDA引(yin)起的非共價(jia)作用(yong)。改變交(jiao)聯(lián)程(cheng)度可以改變(bian)水凝(ning)膠的彈(dan)性和在壓力下(xia)的變(bian)形能力，反過(guo)來影響其壓(ya)強-傳感能(neng)力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強有所上(shang)升，這(zhe)說明過(guo)量的PDA可以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變(bian)得更堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓(ya)縮測試。在(zai)100次循環(huán)中，曲(qu)線表現(xiàn)出(chu)極小的(de)延滯?；?hua)學(xué)和物理(li)雙交聯(lián)使(shi)得水凝(ning)膠具有較(jiao)高的疲勞性(xing)能。

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