可穿戴和植入式生物电子学在人类疾病的诊断、缓解和治疗方面具有重要意义，而动力单元对于实现这些功能必不可少。由于兼具高能量密度和可循环性等优点，电池成为各种储能系统中动力单元的首选。因此，可穿戴和可植入生物电子学的应用场景需要电池与生物组织匹配的机械性能（例如杨氏模量）。一方面，它可以在没有任何机械载荷的情况下，在动态变形下与不平坦的组织表面稳定紧密接触，有利于生物电子学的持续和正常运行。另一方面，通过匹配的机械性能可以减轻对组织的物理刺激和损伤，从而减轻不良的免疫反应和健康危害。因此，设计组织状软电池以开发可穿戴和可植入的生物电子设备至关重要。

南京大学张晔副教授首次报道了全水凝胶设计组织状软电池（图 1）。通过利用界面干交联策略，获得了具有优异导电性和高界面电荷转移效率的集成电池配置。该策略代表了实现具有高电化学性能的超软电池的通用且有效的方法。例如，在0.5 A·g-1的电流密度下，全水凝胶锂离子电池的比容量为82 mAh·g-1，全水凝胶锌离子电池的比容量为370 mAh·g-1。同时，超软电池表现出80 kPa的杨氏模量，与生物组织的力学性能完美匹配。全水凝胶电池的高稳定性和生物相容性已在可穿戴和植入式应用中得到证明。相关成果以题为“A tissue-like soft all-hydrogel battery”发表在国际著名期刊《Advanced Materials》上。

图 1. 全水凝胶电池的结构和工作机理示意图。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105120

（林鹏翔）