基于生物质来源的高性能纳米复合材料正逐渐发展成为未来结构和功能应用的理想材料。由植物组织分离或细菌发酵得到的纳米尺度纤维素，可以说是地球上储量最丰富的纳米级原材料，其密度低、热稳定性好、力学性能出色，同时可降解、可再生、可持续，因而受到诸多关注。研究人员希望利用其研制出宏观尺度的高性能纤维素基纤维材料。然而，所制纤维素基宏观纤维材料的强度和韧性之间的矛盾尚未得到解决。高强度的获得往往以牺牲其断裂延伸率和韧性为代价，于是低韧性、易脆断等问题严重限制了此类材料在先进织物等领域中的实际应用。

    反观自然界，许多植物纤维（如麻纤维、棉纤维等）和动物纤维（如毛发、蚕丝等）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组合。研究揭示，这些典型的生物结构材料具有一些共性：它们都是天然的纳米复合材料，由高度取向的高强度纳米纤维单元包裹在较柔软的有机物基质中构成，并具有高度有序的多级螺旋缠绕结构。

    近日，中国科学技术大学俞书宏教授研究团队借鉴天然生物纤维的策略，成功研制了一种既强又韧的宏观尺度纤维素基纳米复合纤维材料。相关成果以“Bioinspired hierarchical helical nanocomposite macrofibers based on bacterial cellulose nanofibers”为题在线发表于《国家科学评论》（National Science Review 2019, DOI: 10.1093/nsr/nwz077），第一作者为高怀岭副研究员和硕士生赵然。

    图1. (a) 仿生宏观纤维材料的制备流程图；(b,c) 经溶液纺丝得到的湿态宏观纳米复合纤维单丝；(d) 经多级螺旋缠绕得到的螺旋结构湿态宏观纳米复合纤维。

    文章链接：

    Bioinspired hierarchical helical nanocomposite macrofibers based on bacterial cellulose nanofibers，

    https://doi.org/10.1093/nsr/nwz077