近日(ri)，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力杭(hang)州電子(zi)科技大(da)學(xué)研究人(ren)員在國際(ji)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(jiu)論文(wen)。

柔性能(neng)量?jī)?chǔ)存裝置(zhi)和傳感(gan)器是可(ke)穿戴(dai)電子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)一(yi)個(gè)集(ji)合一個(gè)傳感器(qi)和高性能能量(liang)儲(chǔ)存的多功能(neng)部件令人興(xing)奮，但仍然是(shi)一大(da)挑戰(zhàn)。在該研(yan)究中(zhong)，研究人員(yuan)將聚多巴胺(an)(PDA)引入到(dao)聚乙烯醇(chun)(PVA)和聚(ju)乙二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(luo)中來制備(bei)具有力學(xué)性(xing)能的多功(gong)能水凝膠(jiao)。含有PDA的薄膜電(dian)極在水(shui)凝膠原位(wei)生長。獲(huo)得的裝置可(ke)同時(shí)用作(zuo)超級(jí)(ji)電容器和壓力(li)傳感器(qi)。超級(jí)電容器面積比(bi)電容為電流密度為(wei)0.2 mA cm^?2時(shí)的(de)210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個(gè)柔性(xing)傳感(gan)器，該(gai)裝置具有廣泛(fan)的壓強(qiáng)范圍，且(qie)在0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)(nei)具有(you)良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)(wen)定監(jiān)測(cè)人(ren)體運(yùn)動(dòng)，從平穩(wěn)(wen)的手腕脈搏(bo)到緊緊抓住，為(wei)整合能量?jī)?chǔ)(chu)存裝置(zhi)和功能傳(chuan)感器在可穿(chuan)戴電子器件(jian)應(yīng)用提供了(le)一個(gè)解決方案(an)。

在該研(yan)究中，研究人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來(lai)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(ning)膠的應(yīng)力-應(yīng)變(bian)曲線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)(da)到大約35%時(shí)(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)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(jia)了水凝膠的(de)柔性，這可能歸(gui)因于PDA引起的非(fei)共價(jià)作用(yong)。改變(bian)交聯(lián)程度可(ke)以改變水凝膠(jiao)的彈(dan)性和在壓力(li)下的變(bian)形能力，反過(guo)來影響其壓(ya)強(qiáng)-傳感(gan)能力。對(duì)(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓(ya)強(qiáng)有(you)所上升，這說明(ming)過量的PDA可(ke)以導(dǎo)致(zhi)水凝膠變得(de)更堅(jiān)硬(ying)。下圖b為(wei)PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠的(de)循環(huán)(huan)壓縮(suo)測(cè)試。在100次循(xun)環(huán)中(zhong)，曲線表現(xiàn)出(chu)極小的延(yan)滯。化學(xué)(xue)和物理雙(shuang)交聯(lián)使(shi)得水(shui)凝膠(jiao)具有較(jiao)高的(de)疲勞性能。

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