近日，上海騰拔Universal TA質構儀助力杭州電子科技大學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。

柔性能量儲存裝置和傳感器是可穿戴電子器件的兩大關鍵因素。設計一個集合一個傳感器和高性能能量儲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)絡中來制備具有力學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。獲得的裝置可同時用作超級電容器和壓力傳感器。超級電容器面積比電容為電流密度為0.2 mA cm^?2時的210.2 mF cm^?2。作為一個柔性傳感器，該裝置具有廣泛的壓強范圍，且在0?5 kPa壓強范圍內(nèi)具有良好的靈敏性(0.57 kPa?1)。該裝置能夠穩(wěn)定監(jiān)測人體運動，從平穩(wěn)的手腕脈搏到緊緊抓住，為整合能量儲存裝置和功能傳感器在可穿戴電子器件應用提供了一個解決方案。

在該研究中，研究人員利用上海騰拔Universal TA質構儀來測定PDA_X?PVA/PEG水凝膠的力學性能。下圖a為PDA_X?PVA/PEG水凝膠的應力-應變曲線，當應變達到大約35%時，PDA₁?PVA/PEG水凝膠壓強最小，為0.02MPa，相比，PDA₀?PVA/PEG的壓強為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-傳感能力。對于PDA_1.6?PVA/PEG水凝膠，其壓強有所上升，這說明過量的PDA可以導致水凝膠變得更堅硬。下圖b為PDA₁?PVA/PEG水凝膠的循環(huán)壓縮測試。在100次循環(huán)中，曲線表現(xiàn)出極小的延滯。化學和物理雙交聯(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