近日，材料结构精密焊接与连接全国重点实验室田艳红教授团队在柔性湿气发电器件领域取得重要研究进展。相关成果以《高输出高机械稳健性可拉伸湿气发电器件的界面工程设计》（Interfacial Engineering for High‑Output, Mechanically Robust Fully Stretchable Moisture‑Electric Generators）为题，发表在材料科学与纳米技术领域顶尖期刊《纳微快报》（Nano-Micro Letters）上。

随着可穿戴与植入式电子设备的快速发展，兼具柔性、可拉伸性及动态环境稳定供能的能源系统成为迫切需求。然而，在复杂形变条件下实现持续、稳定的电能输出，仍是当前柔性能源领域的一项关键挑战。基于水凝胶的湿气发电机通过离子迁移机制从环境湿气中捕获电能，具备全天候高电流输出能力，展现出显著的应用潜力。然而，全可拉伸水凝胶湿气发电机普遍受困于功能层间界面粘附力不足，致使器件在复杂形变下电输出性能低下、机械稳定性差。

针对上述瓶颈，研究团队创新性的提出一种界面工程策略，旨在协同提升器件的电输出性能与机械稳健性。该策略将溶胀于水-甘油二元溶剂中的高粘附性水凝胶，集成于液态金属与可拉伸银电极之间，成功构筑出全可拉伸湿气发电器件。甘油的引入有效暴露更多氢键官能团，增强水凝胶与电极之间的有效接触面积与界面粘附力，构建出牢固且耐用的水凝胶-电极界面。这一设计不仅降低了界面电阻，保障了应变条件下的高效电荷传输，同时显著抑制了大形变下的分层失效行为。此外，甘油还赋予水凝胶优异的抗干燥、抗冻及抗溶胀性能，进一步提升了器件的环境适应性与长期服役能力。得益于上述界面设计，所开发的可拉伸湿气发电机实现了如下优异性能：0.94 V的开路电压、141 µA cm⁻² 的电流密度、超过220 小时的稳定输出，以及在80%应变条件下，经过8000次折叠与1000次拉伸循环后性能几乎无衰减的卓越机械耐久性。基于上述性能优势，该器件无需外接电源即可直接驱动低功耗可穿戴电子设备，并能够通过呼吸湿敏响应实现对睡眠呼吸暂停综合征的实时监测，在自供电可穿戴医疗诊断领域具有重要应用潜力。

该研究凸显了以界面为核心的设计理念在柔性能源系统中的关键作用，并为提升柔性电子器件界面可靠性提供了一种通用策略，这一成果为在复杂环境与动态机械条件下长期服役的自供电可穿戴设备开辟了新的路径。

台湾a片 郑州高等研究院博士生孟琪为第一作者，材料结构精密焊接与连接全国重点实验室田艳红教授、西班牙加泰罗尼亚能源研究所孙卿副研究员、香港大学张贺博士为共同通讯作者。

本研究受科技部重点研发项目国际科技创新合作专项、黑龙江省重点研发项目、国家自然科学基金面上项目等资助

论文链接： //doi.org/10.1007/s40820-026-02234-4

面向高输出、高机械鲁棒性可拉伸湿气发电机的界面设计策略