近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力杭(hang)州電子(zi)科技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國(guó)際期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性(xing)能量?jī)?chǔ)存裝置(zhi)和傳(chuan)感器是(shi)可穿戴(dai)電子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感(gan)器和高性能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多(duo)功能部件令(ling)人興(xing)奮，但仍(reng)然是一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該研究中(zhong)，研究人(ren)員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入(ru)到聚(ju)乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來(lái)制(zhi)備具(ju)有力(li)學(xué)性能(neng)的多功能水凝(ning)膠。含有PDA的薄(bao)膜電極在(zai)水凝膠原位生(sheng)長(zhǎng)。獲得的裝(zhuang)置可同時(shí)(shi)用作超級(jí)電容(rong)器和壓(ya)力傳感(gan)器。超級(jí)電(dian)容器面積比電容為電流(liu)密度為0.2 mA cm^?2時(shí)的(de)210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔性(xing)傳感(gan)器，該裝(zhuang)置具有廣泛的(de)壓強(qiáng)(qiang)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)具(ju)有良好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能夠(gou)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)(ce)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏(bo)到緊緊抓住，為(wei)整合能量(liang)儲(chǔ)存裝置和(he)功能傳感器在(zai)可穿戴電(dian)子器件(jian)應(yīng)用(yong)提供了(le)一個(gè)解決(jue)方案(an)。

在該研究(jiu)中，研(yan)究人(ren)員利(li)用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的應(yīng)(ying)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，當(dāng)(dang)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(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的引入(ru)增加了水凝膠(jiao)的柔性，這可能(neng)歸因于PDA引(yin)起的非共價(jià)作(zuo)用。改變交聯(lián)程(cheng)度可以改變(bian)水凝膠的彈(dan)性和(he)在壓力下的(de)變形能力(li)，反過(guò)來(lái)(lai)影響其壓強(qiáng)-傳(chuan)感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強(qiáng)(qiang)有所(suo)上升，這說(shuō)明過(guò)(guo)量的PDA可以(yi)導(dǎo)致水凝膠(jiao)變得更(geng)堅(jiān)硬(ying)。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓縮(suo)測(cè)試(shi)。在100次循(xun)環(huán)中(zhong)，曲線(xiàn)表現(xiàn)(xian)出極小(xiao)的延滯。化學(xué)(xue)和物(wu)理雙交聯(lián)使得(de)水凝膠具有(you)較高的(de)疲勞性能(neng)。

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