鱼鳔为何能抗住近千万次循环？浙大团队AM揭开“以柔克刚”的抗疲劳秘密，为仿生学打开新大门

本文报道了浙江大学柏浩教授团队在Advanced Materials上发表的研究，揭示了银鲤鱼鳔具有非凡的各向同性抗疲劳性能。背景方面，合成软材料在长期循环载荷下易疲劳失效，且其疲劳阈值与断裂韧性之间存在巨大鸿沟，同时引入增强相会导致模量升高与软组织不匹配。研究目的在于探索鱼鳔这一天然软组织如何实现卓越的抗疲劳性，并据此设计新型仿生材料。结论显示，鱼鳔的疲劳阈值高达约6000 J·m⁻²，与其断裂韧性持平，能承受近1000万次循环压痕。其机制为“以顺从换抵抗”，通过多级纤维结构在循环载荷下的动态重构（纤维伸直旋转、牺牲键断裂重组、层间滑动）来耗散能量，而非依靠刚性抵抗。基于此设计的PSBMA-鱼鳔生物杂化水凝胶继承了高抗疲劳性，并具备抗钙化能力，为工程化耐用软材料提供了新思路。