近日，上海(hai)騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力杭(hang)州電子科(ke)技大學(xué)(xue)研究人(ren)員在國際期(qi)刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究(jiu)論文。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感器(qi)是可(ke)穿戴(dai)電子器件的兩(liang)大關(guān)鍵因素(su)。設(shè)計(jì)(ji)一個集合一(yi)個傳感(gan)器和(he)高性能(neng)能量儲存的多(duo)功能部件(jian)令人(ren)興奮，但(dan)仍然是一大挑(tiao)戰(zhàn)。在該研(yan)究中，研(yan)究人員將(jiang)聚多巴胺(PDA)引入(ru)到聚乙(yi)烯醇(PVA)和聚(ju)乙二醇(PEG)交聯(lián)(lian)網(wǎng)絡(luò)中來制(zhi)備具有(you)力學(xué)性能的(de)多功(gong)能水凝膠。含(han)有PDA的(de)薄膜電(dian)極在水凝膠原(yuan)位生長(zhang)。獲得的裝置(zhi)可同(tong)時用(yong)作超(chao)級電容(rong)器和壓力傳感(gan)器。超級電(dian)容器面積(ji)比電容(rong)為電流密(mi)度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔(rou)性傳感器，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)具有良好(hao)的靈敏性(xing)(0.57 kPa?1)。該裝(zhuang)置能夠穩(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，為整合(he)能量儲存(cun)裝置和功(gong)能傳感(gan)器在(zai)可穿戴電子(zi)器件應(yīng)用(yong)提供了(le)一個解決方(fang)案。

在該(gai)研究(jiu)中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測定(ding)PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學(xué)性能。下圖(tu)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)到(dao)大約(yue)35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓(ya)強(qiáng)最小，為0.02MPa，相比(bi)，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)(qiang)為0.038 MPa。這表(biao)明PDA的(de)引入增加(jia)了水凝(ning)膠的柔(rou)性，這(zhe)可能歸因于(yu)PDA引起(qi)的非共價作(zuo)用。改變交聯(lián)程(cheng)度可以改變水(shui)凝膠的彈性(xing)和在壓(ya)力下的變形(xing)能力，反過(guo)來影響(xiang)其壓強(qiáng)-傳感能(neng)力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓強(qiáng)有(you)所上升(sheng)，這說明過(guo)量的PDA可以導(dǎo)(dao)致水凝膠(jiao)變得更堅(jiān)硬(ying)。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠(jiao)的循(xun)環(huán)壓縮測(ce)試。在100次循環(huán)(huan)中，曲(qu)線表現(xiàn)(xian)出極小(xiao)的延滯?；瘜W(xué)和(he)物理雙交聯(lián)使(shi)得水凝膠具有(you)較高(gao)的疲勞性能。

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