近日，上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀助力杭州電子科技大學(xué)研究人員在國際期刊《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表了題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究論文。

柔性能量?jī)?chǔ)存裝置和傳感器是可穿戴電子器件的兩大關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)一個(gè)集合一個(gè)傳感器和高性能能量?jī)?chǔ)存的多功能部件令人興奮，但仍然是一大挑戰(zhàn)。在該研究中，研究人員將聚多巴胺(PDA)引入到聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中來制備具有力學(xué)性能的多功能水凝膠。含有PDA的薄膜電極在水凝膠原位生長。獲得的裝置可同時(shí)用作超級(jí)電容器和壓力傳感器。超級(jí)電容器面積比電容為電流密度為0.2 mA cm^?2時(shí)的210.2 mF cm^?2。作為一個(gè)柔性傳感器，該裝置具有廣泛的壓強(qiáng)范圍，且在0?5 kPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)具有良好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)，從平穩(wěn)的手腕脈搏到緊緊抓住，為整合能量?jī)?chǔ)存裝置和功能傳感器在可穿戴電子器件應(yīng)用提供了一個(gè)解決方案。

在該研究中，研究人員利用上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(cè)定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學(xué)性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到大約35%時(shí)，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強(qiáng)最小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強(qiáng)為0.038 MPa。這表明PDA的引入增加了水凝膠的柔性，這可能歸因于PDA引起的非共價(jià)作用。改變交聯(lián)程度可以改變水凝膠的彈性和在壓力下的變形能力，反過來影響其壓強(qiáng)-傳感能力。對(duì)于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強(qiáng)有所上升，這說明過量的PDA可以導(dǎo)致水凝膠變得更堅(jiān)硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)壓縮測(cè)試。在100次循環(huán)中，曲線表現(xiàn)出極小的延滯。化學(xué)和物理雙交聯(lián)使得水凝膠具有較高的疲勞性能。

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