近日，上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)助力杭州(zhou)電子科技大學(xue)研究人員(yuan)在國(guo)際期刊(kan)《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(wen)。

柔性能量儲存(cun)裝置和傳感(gan)器是可(ke)穿戴電子器件(jian)的兩大關(guān)鍵因(yin)素。設(shè)計一個集(ji)合一個(ge)傳感器和(he)高性能(neng)能量(liang)儲存的多功(gong)能部件令人(ren)興奮，但仍然是(shi)一大挑戰(zhàn)(zhan)。在該(gai)研究中，研究(jiu)人員將聚多(duo)巴胺(PDA)引入到(dao)聚乙烯(xi)醇(PVA)和聚乙(yi)二醇(chun)(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)來制備具(ju)有力學性能(neng)的多功(gong)能水凝膠。含有(you)PDA的薄膜(mo)電極在水凝膠(jiao)原位生長。獲得(de)的裝置可同(tong)時用作超級(ji)電容器和壓力(li)傳感器(qi)。超級電(dian)容器面積比電容為電流密度(du)為0.2 mA cm^?2時的(de)210.2 mF cm^?2。作為一(yi)個柔(rou)性傳(chuan)感器，該裝置具(ju)有廣泛的(de)壓強范圍，且(qie)在0?5 kPa壓強范圍(wei)內(nèi)具(ju)有良好(hao)的靈敏性(0.57 kPa?1)。該(gai)裝置能夠穩(wěn)定(ding)監(jiān)測人(ren)體運動，從平(ping)穩(wěn)的手腕脈搏(bo)到緊緊抓住，為(wei)整合能量儲存(cun)裝置和功能(neng)傳感器在可(ke)穿戴電子器(qi)件應(yīng)用提供了(le)一個解決(jue)方案。

在該研究中(zhong)，研究(jiu)人員利用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測(ce)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的(de)力學性能(neng)。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲(qu)線，當應(yīng)變達到(dao)大約35%時(shi)，PDA₁?PVA/PEG水凝(ning)膠壓(ya)強最小(xiao)，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiang)為0.038 MPa。這表明(ming)PDA的引入增加(jia)了水凝膠的(de)柔性，這可能歸(gui)因于PDA引(yin)起的非共價(jia)作用。改變(bian)交聯(lián)程度可以(yi)改變水凝膠(jiao)的彈性(xing)和在(zai)壓力下的(de)變形能力，反過(guo)來影響其(qi)壓強-傳感能(neng)力。對(dui)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝(ning)膠，其壓強有(you)所上升，這(zhe)說明過量的PDA可(ke)以導致水凝(ning)膠變(bian)得更堅硬。下(xia)圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循(xun)環(huán)壓縮測試。在(zai)100次循環(huán)(huan)中，曲線表現(xiàn)(xian)出極小的延(yan)滯?；瘜W和(he)物理雙交(jiao)聯(lián)使得水(shui)凝膠具有較高(gao)的疲勞性(xing)能。

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