暨南大学罗丙红教授团队 Compos. Part B-Eng.：“刚柔并济”仿骨超强韧材料 - 力扛10公斤，多级仿生策略实现水凝胶力学性能质的飞跃！
高分子科技
2026-06-01 12:01
文章摘要
本研究针对骨骼“刚柔并济”的力学特性，提出了一种多级仿生策略来开发具有优异机械性能的水凝胶材料。背景方面，天然骨骼因其多级有序的层次结构和胶原蛋白/羟基磷灰石的有机/无机复合成分而兼具高强度与高韧性。研究目的是通过仿生设计，精准复制骨骼的复杂结构与成分，克服传统水凝胶在刚性和韧性上的不足。结论方面，暨南大学罗丙红教授团队通过将甲壳素晶须与聚乙烯醇混合，利用蒸发诱导自组装形成液晶相，并结合霍夫迈斯特效应强化、原位矿化及层压处理，成功制备了具有类骨层级各向异性结构的有机/无机杂化液晶水凝胶。该材料在微观上呈现类骨样液晶螺旋结构，宏观上具有层板状胶合板结构，其拉伸强度达30.33 MPa，模量约为1.01 GPa，韧性高达4091.14 kJ/m³，可承载10公斤重物，性能远超大多数合成及天然水凝胶。该工作为开发高性能仿生骨修复材料和承重结构材料提供了新方法。
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