厦门大学林友辉/南洋理工大学吴荣辉团队 Nat. Commun.：逐层剪切致密化实现块体水凝胶多尺度层级排列

天然承力组织如肌腱和木材具有高度有序的分级结构，赋予其优异的力学性能。受此启发，厦门大学林友辉教授与南洋理工大学吴荣辉教授团队提出了一种逐层剪切致密化（LBSD）策略，通过絮凝、冷冻和滚压工艺，在块体水凝胶中构建了从分子到宏观尺度的致密层状结构。研究旨在克服现有方法在块体材料中难以实现均匀取向和致密化的局限。结果表明，所得PVA水凝胶沿取向方向的拉伸强度达41.29 MPa，韧性达159.37 MJ·m⁻³，断裂能达97.94 kJ·m⁻²，约为传统冻融水凝胶的653倍。分子动力学模拟揭示剪切力驱动分子链定向排列是形成有序结构的关键。此外，该材料还具有显著的各向异性热传导性能，面内热导率达2.18 W·m⁻¹·K⁻¹，并成功应用于芯片散热。该策略还拓展至明胶体系，展现了其普适性，为高性能各向异性水凝胶及块体聚合物的多尺度结构调控提供了新方法。