厦门大学《自然·通讯》：仿生结构设计实现多尺度层级取向，大幅提升水凝胶力学性能与热管理能力

本文针对在块体水凝胶中实现多尺度层级取向排列这一长期挑战，提出了一种层压剪切致密化策略。该策略通过“絮凝-冷冻-滚压”过程，成功制备了具有高度取向层状结构的聚乙烯醇水凝胶。背景方面，自然界中高性能生物材料得益于其多尺度层级结构，但传统方法难以在块体材料中实现均匀致密的取向。研究目的是开发一种通用方法。结论表明，所得水凝胶的赫曼取向因子高达0.91，拉伸强度为41.29 ± 2.10 MPa，断裂能比传统冻融水凝胶高出600倍以上。其优异性能归因于微米尺度的层状结构、纳米尺度的致密网络和分子水平的牺牲氢键。该方法还成功应用于明胶体系，且在热管理应用中展现出高效导热能力（面内热导率2.18 W·m⁻¹·K⁻¹），为高性能聚合物材料的设计提供了通用平台。