近日，上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力杭(hang)州電子科技(ji)大學(xué)研究人員(yuan)在國(guo)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"的研究論文。

柔性能(neng)量儲(chǔ)存裝(zhuang)置和(he)傳感器是(shi)可穿(chuan)戴電子器件的(de)兩大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一個(gè)(ge)集合一個(gè)傳(chuan)感器(qi)和高性能(neng)能量儲(chǔ)存的多(duo)功能部件令人(ren)興奮，但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該(gai)研究(jiu)中，研究人(ren)員將聚(ju)多巴胺(an)(PDA)引入到聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來(lai)制備(bei)具有力(li)學(xué)性能的多功(gong)能水凝膠。含(han)有PDA的薄膜(mo)電極(ji)在水凝膠原(yuan)位生長。獲(huo)得的裝置(zhi)可同時(shí)用(yong)作超級(jí)(ji)電容器(qi)和壓力傳感(gan)器。超(chao)級(jí)電容器面積比電(dian)容為電(dian)流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為(wei)一個(gè)柔性傳感(gan)器，該裝(zhuang)置具(ju)有廣泛的壓(ya)強(qiáng)范(fan)圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)(qiang)范圍內(nèi)具(ju)有良好的靈敏(min)性(0.57 kPa?1)。該裝置能夠(gou)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)人體(ti)運(yùn)動(dòng)，從平(ping)穩(wěn)的手(shou)腕脈搏到緊緊(jin)抓住，為整合(he)能量儲(chǔ)存(cun)裝置和功能傳(chuan)感器在(zai)可穿戴電(dian)子器件應(yīng)用(yong)提供(gong)了一個(gè)解決(jue)方案。

在該研究中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)變(bian)達(dá)到大約35%時(shí)(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強(qiáng)最小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表明PDA的引(yin)入增加了水凝(ning)膠的柔性(xing)，這可(ke)能歸因(yin)于PDA引起的非(fei)共價(jià)作用。改變(bian)交聯(lián)程度(du)可以改變水(shui)凝膠的(de)彈性和在(zai)壓力下的變形(xing)能力，反(fan)過來(lai)影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳感能(neng)力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)(qiang)有所上升，這(zhe)說明過量的(de)PDA可以導(dǎo)致水凝(ning)膠變(bian)得更堅(jiān)硬。下圖(tu)b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)壓縮測(cè)(ce)試。在100次循環(huán)中(zhong)，曲線表(biao)現(xiàn)出極(ji)小的延滯(zhi)。化學(xué)和物理(li)雙交(jiao)聯(lián)使得(de)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