近日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力杭州(zhou)電子科技大學(xue)研究人(ren)員在(zai)國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為(wei)"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能量儲(chu)存裝置和傳(chuan)感器是(shi)可穿戴電子器(qi)件的兩大(da)關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(ji)一個集(ji)合一(yi)個傳感器(qi)和高性(xing)能能量(liang)儲存的多(duo)功能部件(jian)令人(ren)興奮，但仍(reng)然是一(yi)大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研(yan)究中，研(yan)究人員將(jiang)聚多巴胺(PDA)引(yin)入到聚乙烯(xi)醇(PVA)和(he)聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lai)制備具有力學(xue)性能的(de)多功能水凝(ning)膠。含(han)有PDA的薄膜電(dian)極在水(shui)凝膠原位(wei)生長。獲得的(de)裝置可同時(shi)用作超級電(dian)容器和壓(ya)力傳感器(qi)。超級(ji)電容器面積比(bi)電容為電流(liu)密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔性傳感器(qi)，該裝置(zhi)具有廣泛的(de)壓強范圍，且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)具(ju)有良好(hao)的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人體運動，從(cong)平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住，為整合能(neng)量儲存裝置和(he)功能傳(chuan)感器在可穿戴(dai)電子器件應(yīng)(ying)用提供(gong)了一個解決方(fang)案。

在該研(yan)究中，研究(jiu)人員利(li)用上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學(xue)性能(neng)。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線，當(dang)應(yīng)變達(da)到大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強最(zui)小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入(ru)增加了水(shui)凝膠(jiao)的柔性(xing)，這可能歸因(yin)于PDA引起的(de)非共價作用(yong)。改變交聯(lián)程度(du)可以改變水(shui)凝膠的彈(dan)性和在壓力下(xia)的變(bian)形能力，反(fan)過來影響其壓(ya)強-傳感能力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiang)有所上升，這說(shuo)明過量的(de)PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝(ning)膠變得(de)更堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)壓縮測(ce)試。在100次(ci)循環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)(xian)出極小的延(yan)滯。化(hua)學和物理雙(shuang)交聯(lián)使(shi)得水凝膠(jiao)具有(you)較高的疲勞(lao)性能。

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