南方科技大学刘吉AFM：受螳螂虾启发！仿生多级结构水凝胶，实现强度与韧性协同提升

本文介绍了南方科技大学刘吉团队受螳螂虾指节槌多级结构启发，开发的一种微球增强纳米复合水凝胶（MNHs）。该材料通过酶促原位矿化策略，结合弹性微球与无定形磷酸钙纳米颗粒，形成分级微/纳米结构，实现了强度与韧性的协同提升。实验结果显示，MNHs具有3.3 MPa拉伸强度、120 MPa杨氏模量、1500 J m⁻²断裂韧性和1.5 kJ m⁻¹弹道能量吸收能力，性能超越现有高强度水凝胶。非线性数值模拟揭示了其通过裂纹偏转、微裂纹形核和能量再分布机制抵御准静态与高速冲击的机理。该研究为下一代抗冲击材料设计提供了通用蓝图，并在军用防护装备、生物医学工程和智能防护系统等领域具有广阔应用前景。