本报讯  11月3日，中国科大俞书宏院士团队将仿生结构设计理念运用于高性能生物基结构材料的研制，发展了一种被称为“定向变形组装”的新型材料制造方法，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制备。通过这种定向变形组装方法，成功将纤维素纳米纤维和二氧化钛包覆的云母片复合制备了具有仿生结构的高性能可持续结构材料，具有比石油基塑料更好的机械和热性能，有望成为石油基塑料的替代品。相关研究成果发表在《自然·通讯》上。

       该材料具有仿珍珠母的结构设计，有效改善了材料的力学性能。珍珠母所具有的砖-泥结构，使其可以基于普通的天然物质构筑高性能材料，并兼具高强度和高韧性的优良特性。研究人员通过多尺度的仿生结构设计和表面化学调控，成功构筑了这种兼具高强韧特点的天然生物基可持续结构材料。二氧化钛包覆的云母片作为仿生结构中的砖块，一方面为结构材料提供了远高于工程塑料的强度，另一方面，还通过裂纹偏转等仿生结构原理，大幅提高了材料的韧性和抗裂纹扩展性能，为该材料作为一种新兴的可持续材料替代现有的不可降解塑料打下了坚实的基础。

然而，纯天然的仿生结构材料具有超过工程塑料的热性能，使其成为塑料的高性能替代品。这种可持续结构材料在-130℃至150℃的温度范围内，尺寸几乎没有变化，与塑料的剧烈收缩和膨胀形成鲜明对比。在实际应用中，材料的热胀冷缩会导致热应力，该应力通常会导致结构故障，因此，低热膨胀系数是在使用条件下在可变温度下长期使用结构材料的重要保障。  （微宗）