在自然界中，电鳗等发电鱼类能够将生物能高效转化为电能并瞬间释放出10～800 V 的高压，模拟电鳗发电机理为探索新型仿生能源的设计制造方法开辟了新方向。然而，目前开发的基于电鳗发电机理的仿生能源在制造过程中通常需要人工手动堆叠多个单元，导致制造效率低、接触不稳定，进而限制了仿生能源的柔性和应用范围。

针对这一挑战，西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室李涤尘教授、贺健康教授团队提出了一种新型的连续多材料打印策略（图1），实现了多材料仿生离子凝胶电池一体化制造。不仅提升了仿生离子凝胶电池的制造效率，而且通过连续打印技术制造的无缝离子凝胶电池具备优良的柔性和拉伸性，为这种新型柔性电源的未来应用提供了基础。

研究首先优化了四种离子凝胶电池油墨，使其具有相似的流变特性，从而能够连续打印出具有无缝结合界面、均匀尺寸和形态的离子凝胶电池纤维。在经历大变形和循环拉伸条件下，连续打印的无缝离子凝胶电池纤维展现出高达 137% 的高拉伸性和稳定的电压输出能力，其在 100% 拉伸应变下进行1000 次拉伸循环下仍能保持稳定电压输出（图2）。连续打印的离子凝胶电池还可以在很宽的温度范围内稳定工作（-20 °C - 90 °C）。通过调节切换频率和电池单元中各凝胶成分的比例，所提出的打印策略能够灵活地调节离子凝胶电池的电性能，将离子凝胶电池的电压半衰期延长，最高可达100小时以上，极大拓展了连续离子凝胶电池的应用场景。

为了实现高电压离子凝胶电池的高效制造，研究团队开发了离子凝胶电池自动化打印-收集平台。这一创新系统不仅实现了离子凝胶电池的连续一体化制造，而且通过自动化收集过程，大大提高了生产效率（见图3）。在整个打印过程中，电压损失被控制在极低水平，确保了打印离子凝胶电池性能的稳定性。

研究进一步利用多通道阵列打印喷头，开发了自动化打印-收集阵列化离子凝胶电池的技术。这一突破性进展使他们能够在短短30分钟内，快速制造出电压高达208V的高电压仿生离子凝胶电池。所开发的多材料打印技术为基于电鳗发电机理的新型仿生能源系统提供了一种高效的制造策略。

此外，连续打印的离子凝胶电池阵列具有极高的灵活性，能够根据不同应用的需要进行串联或并联配置调节电压和电流输出（见图4）。这种设计为电子设备的激活提供了多样化的电源解决方案，例如驱动电致变色器件。通过将离子凝胶电池阵列编织成可穿戴腕带，他们展示了其为电子手表等小型电子设备提供稳定而持续的电力的能力。这种创新的应用方式不仅提高了设备的便携性和实用性，同时也为其在柔性电子、可穿戴设备等方面的应用提供了基础。

该研究工作以“Consecutive multimaterial printing of biomimetic ionic hydrogel power sources with high flexibility and stretchability”为题发表于 Nature Communications 上（DOI: 10.1038/s41467-024-49469-6）。西安交通大学机械学院博士研究生贺佩是论文第一作者，西安交通大学机械学院精密微纳制造技术全国重点实验室贺健康教授为论文通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等基金支持。