近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力杭州電(dian)子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人員在國(guo)際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研(yan)究論(lun)文。

柔性能(neng)量儲(chǔ)(chu)存裝置和傳(chuan)感器(qi)是可(ke)穿戴電子(zi)器件(jian)的兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)傳(chuan)感器和高性能(neng)能量儲(chǔ)存的多(duo)功能部件令人(ren)興奮，但(dan)仍然是一(yi)大挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中(zhong)，研究人員將(jiang)聚多巴胺(PDA)引入(ru)到聚(ju)乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備具有(you)力學(xué)性(xing)能的多(duo)功能水凝(ning)膠。含有PDA的(de)薄膜電(dian)極在水凝(ning)膠原位生長(zhang)。獲得的裝(zhuang)置可同(tong)時(shí)用作超級(jí)電(dian)容器和壓力傳(chuan)感器。超級(jí)電(dian)容器面積比電容(rong)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(rou)性傳感器，該(gai)裝置(zhi)具有(you)廣泛的壓(ya)強(qiáng)范圍(wei)，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有良(liang)好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊(jin)緊抓住，為整(zheng)合能(neng)量儲(chǔ)存裝(zhuang)置和功能傳(chuan)感器(qi)在可穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提(ti)供了一個(gè)解決(jue)方案。

在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lai)測(cè)定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)力學(xué)性(xing)能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲線(xian)，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到(dao)大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入增加(jia)了水(shui)凝膠的柔(rou)性，這可能歸(gui)因于PDA引(yin)起的非(fei)共價(jià)作用(yong)。改變交聯(lián)程(cheng)度可以改變(bian)水凝膠的(de)彈性和(he)在壓(ya)力下的變(bian)形能力，反過來(lai)影響其壓強(qiáng)-傳(chuan)感能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其(qi)壓強(qiáng)(qiang)有所(suo)上升(sheng)，這說明過量的(de)PDA可以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得更(geng)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100次循環(huán)(huan)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的延(yan)滯?；?hua)學(xué)和物(wu)理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝(ning)膠具有(you)較高(gao)的疲勞(lao)性能(neng)。

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