Z生物质来源的高性能U米复合材料正逐渐发展成ؓ(f)未来l构和功能应用的理想材料。由植物l织分离或细菌发酵得到的U米度U维素，可以说是地球上储量最丰富的纳c原材料，其密度低、热E_性好、力学性能Q同时可降解、可再生、可持箋Q因而受到诸多关注。研Ih员希望利用其研制出宏观尺度的高性能U维素基U维材料。然而，所制纤l素基宏观纤l材料的强度和韧性之间的矛盾未得到解决。高强度的获得往往以牺牲其断裂延率和韧性ؓ(f)代h(hun)Q于是低韧性、易脆断{问题严重限制了此类材料在先q织物等领域中的实际应用?
反观自然界，许多植物U维Q如ȝl、棉U维{）和动物纤l_(d)如毛发、蚕丝等Q都有效规避了强、韧之间的矛盾，实现了高强度和高韧性的完美l合。研I揭C，q些典型的生物结构材料具有一些共性：(x)它们都是天然的纳c_合材料，由高度取向的高强度纳c纤l单元包裹在较柔软的有机物基质中构成Qƈh高度有序的多U螺旋缠l结构?
q日Q中国科学技术大学俞书宏教授研究团队借鉴天然生物U维的策略，成功研制了一U既强又韧的宏观度U维素基U米复合U维材料。相x果以“Bioinspired hierarchical helical nanocomposite macrofibers based on bacterial cellulose nanofibers”ؓ(f)题在U发表于《国家科学评论》（National Science Review 2019, DOI: 10.1093/nsr/nwz077Q，W一作者ؓ(f)高怀岭副研究员和士生n然?
?. (a) 仿生宏观U维材料的制备流E图Q?b,c) l溶液h丝得到的湿态宏观纳c_合纤l单丝；(d) l多U螺旋缠l得到的螺旋l构湿态宏观纳c_合纤l?
研究人员以高强度l菌U米U维素作为增强基元，以v藻酸钠生物大分子作ؓ(f)有机物基质，两者的复合水溶液进行溶液h丝，得到拉强度初步提升的单取向l构宏观U米复合U维Q图1a-cQ。单Uv藻酸钠宏观纤l的拉强度?90 MPaQ而所得纳c_合纤l的拉强度提高?20 MPa。随后，他们通过多螺旋~绕l构设计Q得ChcM生物U维l构特征的宏观h工纤l材料（?dQ图2a-cQ，其拉伸强度l提?5%Q断裂g伸率和韧性则分别同步提升q?0%?00%Q最l拉伸强度、断裂g伸率和韧性分别可?35 MPa?6%?5 MJ m-3Q图2d-fQ?
?. (a-c) 仿生宏观U维材料的Ş貌结构表征，可见l菌U米U维素被酔R均匀包裹Q且U维整体呈现出类似天然生物纤l的多螺旋~绕l构Q?d-f) 仿生宏观U维材料的拉伸力学性能表征Q可见通过仿生设计使其拉强度、断裂g伸率和韧性均得到显著提升?
该研I有效解决了人工材料中强度和韧性之间难以调和的矛盾Q所获得的最高拉伸强度可以和高性能U维素基天然植物U维相媲，可达到的最高断裂g伸率过了几乎所有纤l素基天然植物纤l和人工合成的纤l素基宏观纤l材料，再加上其H出的韧性。这U仿生纤l结构设计策略有望应用于其他复杂{l构材料的设计和制备?
