近日(ri)，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)助力杭州(zhou)電子科技大學(xué)(xue)研究人員(yuan)在國(guó)際(ji)期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能量(liang)儲(chǔ)存裝置(zhi)和傳感器是(shi)可穿戴電(dian)子器件的兩(liang)大關(guān)(guan)鍵因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)(ge)集合一個(gè)(ge)傳感器和高性(xing)能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能(neng)部件令(ling)人興奮，但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研究(jiu)中，研究人員將(jiang)聚多巴(ba)胺(PDA)引(yin)入到聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)(wang)絡(luò)中來制備(bei)具有(you)力學(xué)(xue)性能的多(duo)功能水(shui)凝膠。含有PDA的薄(bao)膜電(dian)極在水凝膠原(yuan)位生長(zhǎng)。獲得(de)的裝置可同(tong)時(shí)用(yong)作超(chao)級(jí)電容(rong)器和壓(ya)力傳感器。超(chao)級(jí)電容器面積(ji)比電容為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳感(gan)器，該裝置(zhi)具有廣泛(fan)的壓(ya)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(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測(cè)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓(zhua)住，為整合能(neng)量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴(dai)電子器(qi)件應(yīng)用提(ti)供了一(yi)個(gè)解決(jue)方案。

在該(gai)研究(jiu)中，研(yan)究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來測(cè)(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的力學(xué)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲線，當(dāng)(dang)應(yīng)變達(dá)到(dao)大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表明PDA的引(yin)入增加(jia)了水(shui)凝膠的(de)柔性，這可能(neng)歸因(yin)于PDA引(yin)起的非共(gong)價(jià)作(zuo)用。改變(bian)交聯(lián)程度可(ke)以改變水凝膠(jiao)的彈(dan)性和(he)在壓力(li)下的變形能(neng)力，反過(guo)來影響其(qi)壓強(qiáng)-傳感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升，這(zhe)說明過(guo)量的(de)PDA可以導(dǎo)致水凝(ning)膠變(bian)得更堅(jiān)硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(cè)(ce)試。在(zai)100次循環(huán)(huan)中，曲(qu)線表現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)。化學(xué)和物(wu)理雙交聯(lián)使得(de)水凝膠(jiao)具有較高的(de)疲勞性能。

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