近日，上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀助力杭(hang)州電子科技大(da)學(xué)研究人(ren)員在(zai)國(guó)際(ji)期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了(le)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文(wen)。

柔性(xing)能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和(he)傳感(gan)器是可穿戴(dai)電子器件的(de)兩大關(guān)鍵因(yin)素。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集合一個(gè)(ge)傳感器和(he)高性能能量?jī)?chǔ)(chu)存的多功(gong)能部件令人興(xing)奮，但仍然(ran)是一大挑戰(zhàn)。在(zai)該研究中，研究(jiu)人員將(jiang)聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(PVA)和(he)聚乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來(lái)制備具有(you)力學(xué)性能的(de)多功能水凝膠(jiao)。含有(you)PDA的薄膜電極(ji)在水凝膠原位(wei)生長(zhǎng)(zhang)。獲得的(de)裝置可(ke)同時(shí)用作超級(jí)(ji)電容器和壓力(li)傳感器。超(chao)級(jí)電容器(qi)面積(ji)比電容為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔性傳(chuan)感器，該裝(zhuang)置具(ju)有廣泛的壓(ya)強(qiáng)范圍，且在(zai)0?5 kPa壓強(qiáng)范圍(wei)內(nèi)具有良好(hao)的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝置能(neng)夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)(dong)，從平(ping)穩(wěn)的手腕(wan)脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住(zhu)，為整(zheng)合能(neng)量?jī)?chǔ)(chu)存裝置和功(gong)能傳感器(qi)在可穿(chuan)戴電子器件(jian)應(yīng)用提供(gong)了一個(gè)解決(jue)方案。

在該(gai)研究中，研究(jiu)人員利用(yong)上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)來(lái)測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力(li)學(xué)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(da)約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)(qiang)最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的(de)引入增加(jia)了水凝膠(jiao)的柔性，這可能(neng)歸因于PDA引起(qi)的非(fei)共價(jià)作用(yong)。改變交聯(lián)程度(du)可以改變(bian)水凝(ning)膠的彈(dan)性和在壓力(li)下的變形能力(li)，反過(guò)來(lái)(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(qi)壓強(qiáng)有(you)所上升，這說(shuō)(shuo)明過(guò)量的(de)PDA可以導(dǎo)致(zhi)水凝(ning)膠變得更堅(jiān)(jian)硬。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝膠的(de)循環(huán)(huan)壓縮測(cè)試。在100次(ci)循環(huán)中，曲線(xian)表現(xiàn)出極小的(de)延滯?；?hua)學(xué)和物理雙交(jiao)聯(lián)使得水凝膠(jiao)具有較高的(de)疲勞性能。

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