近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭州電子(zi)科技大學(xué)(xue)研究人員在(zai)國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biao)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(dian)子器件的兩大(da)關(guān)鍵因素。設(shè)(she)計(jì)一個(ge)集合一(yi)個傳感器和(he)高性能能量(liang)儲存的多功能(neng)部件令(ling)人興(xing)奮，但仍(reng)然是一(yi)大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研究中(zhong)，研究人員將聚(ju)多巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來(lai)制備具有(you)力學(xué)性(xing)能的多(duo)功能水凝(ning)膠。含有(you)PDA的薄膜電極(ji)在水凝(ning)膠原(yuan)位生(sheng)長。獲得的(de)裝置可同(tong)時用作超級電(dian)容器和壓(ya)力傳感器。超(chao)級電容器面積比電容(rong)為電(dian)流密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個柔性傳感(gan)器，該裝置(zhi)具有廣泛的(de)壓強(qiáng)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)(nei)具有(you)良好的(de)靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)(jian)測人體(ti)運(yùn)動，從平穩(wěn)(wen)的手腕(wan)脈搏到緊緊(jin)抓住，為(wei)整合(he)能量儲存裝置(zhi)和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電子(zi)器件應(yīng)用提(ti)供了一個(ge)解決方(fang)案。

在該研究(jiu)中，研究(jiu)人員利用(yong)上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)(xue)性能。下圖a為(wei)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)(ying)變曲線(xian)，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到(dao)大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小，為(wei)0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的引入(ru)增加了水(shui)凝膠的柔(rou)性，這(zhe)可能(neng)歸因于PDA引起的(de)非共價(jia)作用。改變(bian)交聯(lián)(lian)程度可以(yi)改變水(shui)凝膠的彈性和(he)在壓力下(xia)的變形能力，反(fan)過來影(ying)響其壓強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升，這說(shuo)明過量(liang)的PDA可(ke)以導(dǎo)致水(shui)凝膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下(xia)圖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)中，曲線表(biao)現(xiàn)出極小的延(yan)滯。化學(xué)(xue)和物理雙交聯(lián)(lian)使得水(shui)凝膠具有較(jiao)高的(de)疲勞性能(neng)。

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