近日，上海腾拔Universal TA质构仪助力杭州电子科技大学研究人员在国际期刊《ACS Applied Electronic Materials》发表了题为"Polydopamine-Based Multifunctional Hydrogel for Flexible Supercapacitor and Pressure Sensor Applications"的研究论文。

柔性能量储存装置和传感器是可穿戴电子器件的两大关键因素。设计一个集合一个传感器和高性能能量储存的多功能部件令人兴奋，但仍然是一大挑战。在该研究中，研究人员将聚多巴胺(PDA)引入到聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)交联网络中来制备具有力学性能的多功能水凝胶。含有PDA的薄膜电极在水凝胶原位生长。获得的装置可同时用作超级电容器和压力传感器。超级电容器面积比电容为电流密度为0.2 mA cm⁻²时的210.2 mF cm⁻²。作为一个柔性传感器，该装置具有广泛的压强范围，且在0−5 kPa压强范围内具有良好的灵敏性(0.57 kPa−1)。该装置能够稳定监测人体运动，从平稳的手腕脉搏到紧紧抓住，为整合能量储存装置和功能传感器在可穿戴电子器件应用提供了一个解决方案。

在该研究中，研究人员利用上海腾拔Universal TA质构仪来测定PDA_X−PVA/PEG水凝胶的力学性能。下图a为PDA_X−PVA/PEG水凝胶的应力-应变曲线，当应变达到大约35%时，PDA₁−PVA/PEG水凝胶压强最小，为0.02MPa，相比，PDA₀−PVA/PEG的压强为0.038 MPa。这表明PDA的引入增加了水凝胶的柔性，这可能归因于PDA引起的非共价作用。改变交联程度可以改变水凝胶的弹性和在压力下的变形能力，反过来影响其压强-传感能力。对于PDA_1.6−PVA/PEG水凝胶，其压强有所上升，这说明过量的PDA可以导致水凝胶变得更坚硬。下图b为PDA₁−PVA/PEG水凝胶的循环压缩测试。在100次循环中，曲线表现出极小的延滞。化学和物理双交联使得水凝胶具有较高的疲劳性能。