浙大高超团队《Nat. Commun.》：多流场石墨烯定向组装构筑类榫卯增韧材料

天然材料如蜘蛛丝和竹子通过各向异性基元的多尺度定向排列实现了高强度与高韧性的共存，而传统人工材料难以同时具备这些性能。浙江大学高超教授团队提出多流场剪切法，利用微孔阵列对氧化石墨烯进行多向剪切，实现了二维各向异性基元在三维空间内的定向组装，形成了平行取向和垂直取向周期排列的砖垒结构。在干燥过程中，垂直取向的片层形成类似于中国传统榫卯结构的范德华互锁连接，称为范德华榫卯结。这种结构兼具载荷传递和能量耗散功能，使石墨烯膜实现同步增强增韧，拉伸强度达2.1 GPa，韧性为87.44 MJ m-3。该工作以“Mortise-and-tenon like van der Waals joints for strong and tough materials via multi-flow microfluidics”为题发表在Nature Communications上。研究表明，通过调控各向异性基元的空间排列，可打破传统材料性能的权衡，为设计高强度、高韧性的石墨烯材料提供了新思路，并展示了其在电磁干扰屏蔽等领域的应用潜力。