你能想象吗？一根小小纤维断裂伸长率和韧性分别为贝壳的200倍和300倍左右。

纳米材料在微观尺度下具有优异的物理、化学和机械性能，如何将这些优异的性能拓展到宏观尺度是科学界和工程领域面临的重大难题。

近日，哈尔滨工业大学在超高韧性纤维制备和机械力调控纤维极化发光方面的研究取得重要进展，纤维表现出超高断裂伸长率、高强度和高韧性这样的创举。相关的研究成果以题为《多尺度变形机制导致同时具有螺旋和仿贝壳结构的纤维的高韧性和圆偏振发光》发表于《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上。

哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室胡平安教授和王振龙教授带领的团队，基于跨尺度制造的理念，创造性地将微观—介观—宏观尺度相结合，构建出了多级结构的纤维。

研究者利用电化学剥离的高质量的石墨烯片和聚乙烯醇为原料，在溶液中使两者自组装形成仿贝壳的“砖”和“泥”结构；接着将溶液纺织成纤维状，进一步将纤维纺织成螺旋结构，从而形成同时具有仿贝壳结构和螺旋结构的纤维。

图：复合纤维两步制造过程的示意图。

基于多尺度变形耗散外力做功的原理，该纤维实现了断裂伸长率达414%，韧性达640J/g，该性能分别为贝壳的200倍和300倍左右。利用该方法，研究者还批量制备出了多种二维材料与聚合物形成的复合纤维，证实了该方法具有普适性。

据研究者介绍，这种纤维在人体防护（如防刺手套、服装）、高灵敏度力学传感器、可编织及穿戴设备等方面具有潜在的应用价值。同时，研究者通过与美国密歇根大学尼古拉斯·卡托夫（Nicholas A. Kotov）教授合作，制备的纤维在材料的极化发光特性调控方面具有重要的应用前景，首次实现了宏观机械力对极化发光性质的调控，这是一种全新的调控手段。

文章链接：

Multiscale deformations lead to high toughness and circularly polarized emission in helical nacre-like fibres

王振龙教授简介：

哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室主任，哈工大微纳米技术研究中心主任，教授，博导，Email：wangzl@hit.edu.cn

个人主页：http://mmm.hit.edu.cn/News/Show2.asp?id=3804

研究方向：

微细加工技术、特种加工技术 、机电系统控制技术 、水下仿生机器人技术 

胡平安教授简介：

哈工大微纳米技术研究中心教授，博导，Email：hupa@hit.edu.cn

个人主页：http://homepage.hit.edu.cn/pages/hupingan

研究方向：

纳米材料的制备、纳米器件及纳米生物传感器等

（本文信息来源：哈尔滨工业大学；由e科网整理编辑）

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