近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀助(zhu)力杭州電(dian)子科技大(da)學(xué)研(yan)究人員在國(guo)際期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性能量(liang)儲存裝(zhuang)置和傳感器是(shi)可穿戴電子(zi)器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)計(ji)一個集合一(yi)個傳感器和(he)高性能能量(liang)儲存的多(duo)功能(neng)部件令人興(xing)奮，但仍然(ran)是一(yi)大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究(jiu)中，研究人員(yuan)將聚(ju)多巴(ba)胺(PDA)引入(ru)到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來(lai)制備具有力(li)學(xué)性(xing)能的多功能(neng)水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜(mo)電極在水(shui)凝膠原位生(sheng)長。獲得的裝置(zhi)可同時用作(zuo)超級電容(rong)器和壓力傳感(gan)器。超級電(dian)容器面積比電容為電流(liu)密度為(wei)0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔性傳感(gan)器，該(gai)裝置具有廣(guang)泛的(de)壓強范(fan)圍，且(qie)在0?5 kPa壓強范圍(wei)內(nèi)具有(you)良好的靈(ling)敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置(zhi)能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人體(ti)運動，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住，為整合能(neng)量儲存裝(zhuang)置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電(dian)子器件應(yīng)(ying)用提(ti)供了一個解(jie)決方案。

在該研究(jiu)中，研究人(ren)員利(li)用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學(xué)(xue)性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力(li)-應(yīng)變曲(qu)線，當應(yīng)變達到(dao)大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiang)為0.038 MPa。這表明PDA的(de)引入(ru)增加了水凝(ning)膠的柔性，這(zhe)可能歸因(yin)于PDA引起(qi)的非共價(jia)作用。改變交(jiao)聯(lián)程度可(ke)以改(gai)變水凝膠的(de)彈性和在壓(ya)力下的變形能(neng)力，反過來影(ying)響其壓強(qiang)-傳感能力(li)。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其(qi)壓強有所上(shang)升，這說(shuo)明過量的(de)PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠變得(de)更堅硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循環(huán)壓(ya)縮測試。在100次(ci)循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)出(chu)極小的延滯(zhi)。化學(xué)(xue)和物理雙交聯(lián)(lian)使得水(shui)凝膠具有較高(gao)的疲勞性(xing)能。

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