根据生物质来历的高性能纳米复合资料正逐渐开展成为未来结构和功用使用的抱负资料。由植物安排别离或细菌发酵得到的纳米标准纤维素，能够说是地球上储量最丰厚的纳米级原资料，其密度低、耐热性好、力学性能超卓，一起可降解、可再生、可持续，因此遭到许多重视。研讨人员期望使用其研发出微观标准的高性能纤维素基纤维资料。但是，所制纤维素基微观纤维资料的强度和耐性之间的对立没有得到处理。高强度的取得往往以献身其开裂延伸率和耐性为价值，所以低耐性、易脆断等问题严峻约束了此类资料在先进织物等领域中的实践使用。

  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）都有用规避了强、韧之间的对立，完成了高强度和高耐性的完美组合。研讨提醒，这些典型的生物结构资料具有一些共性：它们都是天然的纳米复合资料，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环绕结构。

  图1.(a)仿生微观纤维资料的制备流程图；(b,c)经溶液纺丝得到的湿态微观纳米复合纤维单丝；(d)经多级螺旋环绕得到的螺旋结构湿态微观纳米复合纤维。

  研讨人员以高强度细菌纳米纤维素作为增强基元，以海藻酸钠生物大分子作为有机物基质，将两者的复合水溶液进行溶液纺丝，得到拉伸强度开始进步的单取向结构微观纳米复合纤维（图1a-c）。单纯海藻酸钠微观纤维的拉伸强度为190 MPa，而所得纳米复合纤维的拉伸强度进步至420 MPa。随后，他们经过多级螺旋环绕结构规划，得到了具有相似生物纤维结构特征的微观人工纤维资料（图1d，图2a-c），其拉伸强度持续进步25%，开裂延伸率和耐性则别离同步进步近50%和100%，终究拉伸强度、开裂延伸率和耐性别离可达535 MPa、16%和45 MJ m-3（图2d-f）。

  图2.(a-c)仿生微观纤维资料的描摹结构表征，可见细菌纳米纤维素被海藻酸钠基质均匀包裹，且纤维全体呈现出相似天然生物纤维的多级螺旋环绕结构；(d-f)仿生微观纤维资料的拉伸力学性能表征，可见经过仿生规划使其拉伸强度、开裂延伸率和耐性均得到十分显着进步。

  该研讨有用处理了人工资猜中强度和耐性之间难以谐和的对立，所取得的最高拉伸强度能够和高性能纤维素基天然植物纤维相媲美，可到达的最高开裂延伸率超过了简直一切纤维素基天然植物纤维和人工合成的纤维素基微观纤维资料，再加上其杰出的耐性。这种仿生纤维结构规划战略有望使用于其他杂乱等级结构资料的规划和制备。