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(da)學(xué)研究(jiu)人員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論(lun)文。

柔性能量儲(chǔ)存(cun)裝置和傳(chuan)感器是可穿(chuan)戴電子器件的(de)兩大關(guān)鍵(jian)因素。設(shè)計(jì)(ji)一個(gè)(ge)集合一個(gè)傳(chuan)感器和(he)高性(xing)能能量儲(chǔ)存的(de)多功能部(bu)件令人興奮(fen)，但仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中，研(yan)究人(ren)員將聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備具有力(li)學(xué)性能的(de)多功能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜(mo)電極在水凝膠(jiao)原位生長。獲得(de)的裝置(zhi)可同時(shí)(shi)用作超級(jí)電(dian)容器和壓(ya)力傳(chuan)感器。超(chao)級(jí)電容器(qi)面積(ji)比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔性(xing)傳感器，該裝置(zhi)具有廣(guang)泛的壓強(qiáng)范圍(wei)，且在0?5 kPa壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具(ju)有良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)(jian)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)(dong)，從平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏(bo)到緊緊抓住，為(wei)整合(he)能量儲(chǔ)存裝(zhuang)置和(he)功能(neng)傳感器(qi)在可穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提(ti)供了(le)一個(gè)(ge)解決方(fang)案。

在該研究中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠(jiao)的力學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大約(yue)35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入(ru)增加(jia)了水凝(ning)膠的柔(rou)性，這可能(neng)歸因于PDA引起的(de)非共價(jià)(jia)作用。改變(bian)交聯(lián)程度可以(yi)改變水凝膠(jiao)的彈(dan)性和在壓(ya)力下的變形(xing)能力，反過(guo)來影響其壓強(qiáng)(qiang)-傳感能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓(ya)強(qiáng)有所上升(sheng)，這說明(ming)過量(liang)的PDA可以(yi)導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得(de)更堅(jiān)(jian)硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測(cè)(ce)試。在(zai)100次循環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)(xian)出極小的延(yan)滯?；瘜W(xué)和(he)物理雙交聯(lián)使(shi)得水凝膠具(ju)有較高(gao)的疲勞(lao)性能。

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