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技術(shù)文(wén)章上(shàng)海(hǎi)騰拔(bá)質構(gòu)儀(yí)助(zhù)力杭(háng)州(zhōu)電子(zǐ)科(kē)技大(dà)學發表關於多(duō)功(gōng)能水凝膠(jiāo)的國(guó)際期刊論(lùn)文(wén)
更新時間：2023-11-15
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近日，上(shàng)海騰拔(bá)Universal TA質構儀(yí)助力(lì)杭州(zhōu)電(diàn)子科技(jì)大學(xué)研究人員在國際(jì)期刊(kān)《ACS Applied Electronic Materials》發(fā)表(biǎo)了(liǎo)題為"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的(dí)研(yán)究(jiū)論(lùn)文。
柔(róu)性(xìng)能量(liáng)儲(chǔ)存(cún)裝置(zhì)和(hé)傳感器是可(kě)穿戴電子(zǐ)器(qì)件的兩大(dà)關鍵(jiàn)因素。設計(jì)一(yī)個集合(hé)一(yī)個傳感器(qì)和高性(xìng)能能量儲存的(dí)多(duō)功能部件令人興(xīng)奮(fèn)，但(dàn)仍(réng)然(rán)是一大(dà)挑戰(zhàn)。在該研究中，研究(jiū)人員(yuán)將(jiāng)聚(jù)多巴(bā)胺(àn)(PDA)引入到聚(jù)乙烯(xī)醇(PVA)和聚(jù)乙二醇(PEG)交聯(lián)網(wǎng)絡中來(lái)製備(bèi)具(jù)有力學(xué)性能的多功能水凝膠。含有PDA的(dí)薄膜(mó)電極在(zài)水(shuǐ)凝膠(jiāo)原位生長(cháng)。獲得(dé)的裝(zhuāng)置(zhì)可同(tóng)時用(yòng)作超級電容器和壓(yā)力(lì)傳(chuán)感(gǎn)器。超級(jí)電容(róng)器麵積比(bǐ)電容(róng)為電流密度為(wéi)0.2 mA cm−2時(shí)的210.2 mF cm−2。作(zuò)為一(yī)個柔性傳感器(qì)，該(gāi)裝(zhuāng)置具有廣(guǎng)泛的壓強範圍，且在0−5 kPa壓(yā)強範圍內具(jù)有良好(hǎo)的靈敏性(0.57 kPa−1)。該(gāi)裝置能(néng)夠穩(wěn)定監測人體運動(dòng)，從平穩的手(shǒu)腕脈(mài)搏到(dào)緊(jǐn)緊(jǐn)抓(zhuā)住(zhù)，為(wéi)整(zhěng)合能量儲(chǔ)存(cún)裝(zhuāng)置(zhì)和(hé)功能傳(chuán)感(gǎn)器(qì)在可穿戴電子器件應用提供了一個(gè)解決(jué)方案。
在該(gāi)研(yán)究(jiū)中，研究人員利(lì)用上(shàng)海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來測(cè)定(dìng)PDAX−PVA/PEG水凝(níng)膠(jiāo)的力學(xué)性能(néng)。下(xià)圖a為PDAX−PVA/PEG水(shuǐ)凝膠(jiāo)的應力-應(yīng)變曲綫，當應變達(dá)到大(dà)約(yuē)35%時，PDA1−PVA/PEG水(shuǐ)凝(níng)膠壓強(qiáng)最小，為(wéi)0.02MPa，相比(bǐ)，PDA0−PVA/PEG的壓強為(wéi)0.038 MPa。這(zhè)表明PDA的引(yǐn)入增加(jiā)了(liǎo)水凝(níng)膠的(dí)柔性(xìng)，這(zhè)可能歸因於(yú)PDA引(yǐn)起(qǐ)的非(fēi)共價作用。改(gǎi)變交聯(lián)程(chéng)度可以改(gǎi)變水(shuǐ)凝(níng)膠的彈性和(hé)在壓力下的(dí)變形能(néng)力(lì)，反(fǎn)過(guò)來(lái)影響其壓(yā)強-傳感能力(lì)。對(duì)於PDA1.6−PVA/PEG水凝膠(jiāo)，其(qí)壓(yā)強(qiáng)有所(suǒ)上(shàng)升，這說(shuō)明過(guò)量的PDA可以導(dǎo)致水(shuǐ)凝膠變得(dé)更堅硬(yìng)。下圖b為(wéi)PDA1−PVA/PEG水(shuǐ)凝膠(jiāo)的(dí)循(xún)環壓(yā)縮測試。在100次(cì)循環中(zhōng)，曲(qū)綫(xiàn)表現出(chū)極小的延滯(zhì)。化學(xué)和物(wù)理雙交(jiāo)聯使(shǐ)得(dé)水凝(níng)膠具(jù)有較(jiào)高的疲勞性能。
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