天然材料具有多長度尺度結構，并表現出優異的機械性能。例如，真皮、肌肉、肌腱等組織在小應變時表現出柔軟性，但隨著應變的增加，表現出指數級增長的剛度；人體皮質骨由原膠原蛋白分子和微小的羥基磷灰石礦物晶體組成，卻表現出極其堅韌、輕巧和強適應性。此外，某些動物的羽毛和犄角中沒有活細胞進行修復，卻能通過水合作用驅動的形狀記憶自我復原以增強耐久性。這種具備優異性能的異質結構在天然材料中很普遍，而在合成聚合物中較難實現。
面對這個挑戰，南京工業大學遲波教授、博士后王鵬輝和南京大學常州研究院陳強教授為共同通訊作者在著名期刊《Advanced Functional Materials》發表題為Sequential Ion Induced Multilength-Scale Structurally Fibers with Strain-Stiffening, High Damping, and Shape-Memory Features的研究性論文。該研究提出了一種剪切誘導自組裝協同順序離子調控的策略來構建多長度尺度仿生纖維材料。該纖維由聚乙烯醇（PVA）和3-氨基苯硼酸官能化聚（γ-谷氨酸）在室溫下形成。且基于兩種聚合物在鹽處理時表現出不同的聚集行為，在飽和檸檬酸鈉的處理下形成軸向排列的亞微米纖維和交錯的納米纖維結構，增強了纖維的力學性能。此外，研究通過進一步的酸處理在微/納米纖維內誘導分子級可逆二級結構，賦予纖維形狀記憶特性。這種巧妙的多尺度有序結構設計不僅使纖維具有優異的機械性能，例如在環境條件下達到269%的伸長率和257 MJ m?3的韌性，還能具有與蜘蛛絲相媲美的減震性能和水刺激形狀記憶。這種纖維的制備過程通過自下而上的組裝與自上而下的處理相結合，實現了高性能纖維的綠色制造，并且制備得到的纖維有望應用于生物醫學設備和軟體機器人。
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