南开刘遵峰/中国药大周湘/天工大王润 AFM：“颈缩”不再只是失稳 - 受蜘蛛丝启发的超强韧水凝胶纤维

本文研究背景是韧带作为人体承载型软组织，其优异力学性能源于胶原纤维的多尺度有序排列，而传统水凝胶纤维因高含水量与高强度的矛盾难以同时满足强度、韧性和结构稳定性要求。研究目的在于开发一种兼具高强度、高韧性和高含水量的水凝胶纤维，为人工韧带设计提供新思路。南开大学刘遵峰团队、中国药科大学周湘团队与天津工业大学王润团队受到蜘蛛丝启发，将传统视为力学失稳的“颈缩”现象转化为可控的构筑路径，通过湿法纺丝、限域辅助干燥、可控颈缩拉伸和盐析处理等工艺，成功制备出聚乙烯醇（PVA）水凝胶纤维。结论表明，该纤维最高拉伸强度达122.5 MPa，最高韧性达350.4 MJ m-3，含水量保持67.9%，在模拟体液环境中具有良好形状稳定性、抗裂性能和循环耐久性。该研究通过“颈缩诱导纳米组装”策略，实现了分子链取向、纳米纤维化和纳米晶相的有序调控，为高性能人工韧带的结构设计开辟了新途径。