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自然材料中复杂的微纳结构间存在力学协同作用，组成的举座结构对生物体合适环境具有紧要意旨。手脚经典模子，墨鱼骨具有“刚性空腔-隔板”的举座结构，不祥承受来自深海的巨洪水压。在外部载荷作用下，隔板不错散播应力，刚性空腔不错通过充分破灭吸能，显赫提高材料的毁伤容限和能量给与性能，幸免横祸性龙套。关系词，如何调控微纳构筑基元的有序排布，完毕仿生结构材料中不同微纳基本结构的举座同步拼装极具挑战性。

近日，中国科学本领大学俞书宏院士团队报说念了一种欺诈预设异种微纳结构的进行拼装的新策略，受自然墨鱼骨“刚性空腔-隔板”层状有序结构的启发（图1a），完毕了仿墨鱼骨结构材料（以下简称：RCWSM）的跨设施一体化构筑。RCWSM具有与自然墨鱼骨雷同的微纳设施“刚性空腔-隔板”结构，比强度和比能量给与性能优于传统吸能材料。关系接洽后果于2025年1月2日以“Multiscale integral synchronous assembly of cuttlebone-inspired structural materials by predesigned hydrogels”为题发表在Nature Communications杂志上（Nat. Commun.2025,16, 62），中国科大博士后杨怀斌，博士生路怡星、岳鑫为共同第一作家，合肥微设施物资国度接洽中心管庆方副接洽员和俞书宏院士为通信作家。

图1.仿墨鱼骨结构材料（RCWSM）的筹画制备、里面微纳结构与构筑基元间相互作用。

为了完毕RCWSM的构筑，接洽东说念主员筹画了两种不同结构的水凝胶：选拔名义氨基化的绢云母微米片与羧基化纤维素纳米纤维，钙离子交联后酿成水凝胶构筑隔板层；采纳空腹玻璃微球和聚乙烯醇、季铵化纤维素纳米纤维原位拼装，酿成具有刚性空腔结构的水凝胶手脚刚性空腔层，并将两种不同微纳结构的水凝胶进行层层交叠拼装（图1b）。通过外力指挥拼装脱水，被包裹在纤维素纳米纤维积累首的绢云母片发生致密化拼装堆叠，酿成具有砖泥结构的隔板层；被包裹在聚乙烯醇/纤维素纳米纤维积累首的空腹玻璃微珠致密堆积，同步酿成了刚性空腔层，由此完毕了“刚性空腔-隔板”结构的制备（图1c）。在材料里面，构筑基元之间通过氢键、名义共价作用和电荷相互作用等多重相互作用完毕了紧密勾通（图1d）。

图2.RCWSM与三明治结构（SSM）材料的失效行为对比，以及RCWSM与其他传统吸能材料的密度、比强度和比能量给与对比。

接洽规矩标明，仿墨鱼骨“刚性空腔-隔板”结构具有致密的应力散播效果，隔板层有助于举座结构在受压气象下保执致密的踏实性（图2a,b）。在准静态压缩应力下，隔板层不祥散播应力使得刚性空腔层优先发生破灭致密化失效；当大王人致密化区产生后，隔板层才会发生断裂，直至举座结构充分塌陷。因此，RCWSM在受压进程中产生踏实的非挤出失效，促使预设的空腔结构充分破灭给与能量，进一步进步材料的力学性能和能量给与性能（图2c）。同期，“刚性空腔-隔板”结构还具有抗裂纹扩张效果，能灵验幸免材料片刻失效（图2d,e）。RCWSM的上述失效行为与自然墨鱼骨访佛，具有优于其他传统吸能材料的比强度和比能量给与（图2f,g），况且不祥在高速冲击下给与能量。通过预制异种结构水凝胶，完毕仿生结构材料的跨设施一体化拼装，为复杂仿生结构的集成拼装提供了新想路，为研发面向重武艺域应用的轻质高强吸能堤防材料的筹画具有率领意旨。

该接洽得回了中国科学院策略性先导接洽权术、国度重心研发权术、国度当然科学基金、安徽省首要基础接洽权术、安徽省隆起后生科学基金和新基石接洽员等资助。

论文接洽：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55344-1

着手：中科大

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