近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力杭(hang)州電子科技大(da)學(xué)研究人員(yuan)在國(guó)(guo)際期刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和傳感(gan)器是可穿戴電(dian)子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計(jì)一(yi)個(gè)集(ji)合一個(gè)傳感器(qi)和高(gao)性能能(neng)量?jī)?chǔ)存的多功(gong)能部件令(ling)人興(xing)奮，但(dan)仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)。在該(gai)研究(jiu)中，研究人員(yuan)將聚多巴(ba)胺(PDA)引入到聚(ju)乙烯醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)(lai)制備具有力(li)學(xué)性能的多功(gong)能水凝膠。含(han)有PDA的薄(bao)膜電(dian)極在(zai)水凝膠原(yuan)位生(sheng)長(zhǎng)。獲得的(de)裝置可同時(shí)用(yong)作超級(jí)(ji)電容器和壓力(li)傳感(gan)器。超級(jí)(ji)電容器面積比(bi)電容為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔(rou)性傳感器，該(gai)裝置具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范(fan)圍內(nèi)具有(you)良好的靈(ling)敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置(zhi)能夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)(ce)人體運(yùn)動(dòng)，從(cong)平穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊緊(jin)抓住，為(wei)整合能量?jī)?chǔ)存(cun)裝置(zhi)和功能傳(chuan)感器在可穿戴(dai)電子器件應(yīng)(ying)用提供(gong)了一個(gè)解決(jue)方案。

在該(gai)研究(jiu)中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓強(qiáng)(qiang)最小，為(wei)0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入(ru)增加了水凝膠(jiao)的柔性，這可(ke)能歸因于PDA引(yin)起的(de)非共價(jià)作(zuo)用。改變交聯(lián)程(cheng)度可(ke)以改變(bian)水凝(ning)膠的(de)彈性和在壓(ya)力下的(de)變形能力(li)，反過(guò)來(lái)影響其(qi)壓強(qiáng)(qiang)-傳感能力。對(duì)于(yu)PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓強(qiáng)有所(suo)上升(sheng)，這說(shuō)明過(guò)量(liang)的PDA可以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得更(geng)堅(jiān)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的循環(huán)壓(ya)縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)出(chu)極小的延滯(zhi)?；瘜W(xué)和物理雙(shuang)交聯(lián)(lian)使得水凝(ning)膠具有(you)較高的疲勞(lao)性能。

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