技術(shù)文(wen)章
Technical articles近日,上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助(zhu)力杭州(zhou)電子科技大學(xué)(xue)研究(jiu)人員在國際(ji)期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"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)感器是可穿(chuan)戴電子(zi)器件的(de)兩大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計一個(ge)集合一個(ge)傳感器和(he)高性能(neng)能量儲存(cun)的多(duo)功能(neng)部件令人(ren)興奮,但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該(gai)研究中,研(yan)究人員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二(er)醇(PEG)交(jiao)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來(lai)制備具有力學(xué)(xue)性能的多功能(neng)水凝膠(jiao)。含有PDA的薄(bao)膜電極(ji)在水凝膠原(yuan)位生長。獲得(de)的裝(zhuang)置可(ke)同時用(yong)作超(chao)級電容器(qi)和壓(ya)力傳感器。超級(ji)電容器面積比電(dian)容為電流密度為(wei)0.2 mA cm?2時的210.2 mF cm?2。作為一個柔(rou)性傳(chuan)感器,該裝(zhuang)置具(ju)有廣泛的(de)壓強范(fan)圍,且(qie)在0?5 kPa壓(ya)強范圍內(nèi)(nei)具有良好(hao)的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(ce)人體運(yun)動,從平穩(wěn)(wen)的手腕脈(mai)搏到緊緊抓住(zhu),為整(zheng)合能量儲存裝(zhuang)置和功能傳感(gan)器在(zai)可穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提供(gong)了一個解決方(fang)案。
在該研究(jiu)中,研究人員利(li)用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lai)測定PDAX?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖(tu)a為PDAX?PVA/PEG水凝(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線,當(dāng)應(yīng)變(bian)達到大(da)約35%時(shi),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的引入增加(jia)了水凝膠(jiao)的柔(rou)性,這可能歸(gui)因于PDA引起(qi)的非(fei)共價作用(yong)。改變交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變水(shui)凝膠的彈(dan)性和在壓(ya)力下的變形(xing)能力,反過(guo)來影響其(qi)壓強(qiang)-傳感能力(li)。對于PDA1.6?PVA/PEG水凝膠,其壓強(qiang)有所上升(sheng),這說(shuo)明過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得(de)更堅硬。下圖b為(wei)PDA1?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)(huan)壓縮測(ce)試。在100次(ci)循環(huán)中,曲線表(biao)現(xiàn)出極小(xiao)的延滯(zhi)?;瘜W(xué)和物理(li)雙交聯(lián)使得水(shui)凝膠具(ju)有較高的疲(pi)勞性能。
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