上(shang)海(hai)騰拔質(zhi)構(gou)儀(yi)助(zhu)力(li)杭州(zhou)電子科(ke)技大(da)學發表關於(yu)多(duo)功(gong)能(neng)水(shui)凝膠(jiao)的(de)國(guo)際(ji)期刊(kan)論(lun)文(wen)

近(jin)日，上海(hai)騰拔Universal TA質(zhi)構(gou)儀(yi)助(zhu)力(li)杭州(zhou)電子科(ke)技大(da)學研究(jiu)人員在國際(ji)期(qi)刊(kan)《ACS Applied Electronic Materials》發表了題(ti)為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的(de)研究(jiu)論(lun)文。

柔性(xing)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)裝置和傳(chuan)感器(qi)是可穿(chuan)戴電子器件(jian)的(de)兩(liang)大(da)關鍵因素。設計壹個(ge)集合(he)壹(yi)個(ge)傳(chuan)感器(qi)和高性能(neng)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)部件(jian)令(ling)人興(xing)奮(fen)，但(dan)仍(reng)然(ran)是壹大挑戰(zhan)。在該研究(jiu)中(zhong)，研究(jiu)人員將聚多(duo)巴(ba)胺(an)(PDA)引入到聚乙烯(xi)醇(PVA)和(he)聚乙二(er)醇(chun)(PEG)交聯(lian)網絡中(zhong)來(lai)制備具(ju)有(you)力(li)學性能(neng)的多(duo)功(gong)能(neng)水(shui)凝膠(jiao)。含(han)有(you)PDA的(de)薄膜(mo)電極(ji)在水凝膠(jiao)原位生(sheng)長(chang)。獲得的(de)裝置可同時(shi)用作超(chao)級(ji)電容器和(he)壓力(li)傳(chuan)感器(qi)。超(chao)級(ji)電容器面(mian)積(ji)比電(dian)容(rong)為電(dian)流密度(du)為0.2 mA cm⁻²時(shi)的210.2 mF cm⁻²。作(zuo)為壹(yi)個柔性(xing)傳(chuan)感器(qi)，該裝置具有(you)廣(guang)泛的壓強範圍，且在0−5 kPa壓強範圍內(nei)具有(you)良(liang)好的(de)靈敏(min)性(0.57 kPa−1)。該(gai)裝置能夠(gou)穩(wen)定(ding)監測人體(ti)運(yun)動，從平穩(wen)的手(shou)腕(wan)脈搏(bo)到緊緊(jin)抓住(zhu)，為整(zheng)合(he)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)裝置和功(gong)能傳(chuan)感器(qi)在可穿(chuan)戴電子器件(jian)應(ying)用(yong)提供了壹(yi)個(ge)解(jie)決(jue)方案(an)。

在該研究(jiu)中(zhong)，研究(jiu)人員利用(yong)上(shang)海(hai)騰拔Universal TA質(zhi)構(gou)儀(yi)來(lai)測(ce)定(ding)PDA_X−PVA/PEG水凝膠(jiao)的(de)力(li)學性能(neng)。下圖a為PDA_X−PVA/PEG水(shui)凝膠(jiao)的(de)應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)曲線(xian)，當(dang)應(ying)變(bian)達(da)到(dao)大(da)約(yue)35%時(shi)，PDA₁−PVA/PEG水凝膠(jiao)壓強最(zui)小，為0.02MPa，相(xiang)比，PDA₀−PVA/PEG的(de)壓強為0.038 MPa。這(zhe)表明PDA的引入增加了水(shui)凝膠(jiao)的(de)柔性(xing)，這(zhe)可能歸因於(yu)PDA引起的(de)非共(gong)價(jia)作用。改(gai)變(bian)交聯(lian)程(cheng)度(du)可以(yi)改變(bian)水(shui)凝膠(jiao)的(de)彈性和在壓力(li)下的(de)變形能力(li)，反過(guo)來(lai)影(ying)響(xiang)其壓強-傳感能(neng)力。對於(yu)PDA_1.6−PVA/PEG水凝膠(jiao)，其壓強有(you)所上升，這(zhe)說明過量的(de)PDA可以(yi)導致(zhi)水(shui)凝膠(jiao)變(bian)得(de)更堅(jian)硬(ying)。下圖b為PDA₁−PVA/PEG水(shui)凝膠(jiao)的(de)循環壓縮(suo)測(ce)試(shi)。在100次(ci)循環中，曲線(xian)表現出(chu)極(ji)小(xiao)的延滯。化學和物理雙交聯(lian)使得水(shui)凝膠(jiao)具(ju)有(you)較(jiao)高的疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)。

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