竹子等生物材料是天然优化的复合材料，具有出色的机械性能。受此类天然复合材料的启发，传统方法涉及从天然来源提取纳米纤维并将其应用于复合材料，但这通常会导致机械性能不太理想。

为了解决这个问题，新加坡国立大学Wei Zhai开发了一种自下而上的纳米纤维组装策略，以创建坚固的纤维增强复合水凝胶，其灵感来自竹子的分级组装。

文章要点

1）自组装壳聚糖-海藻酸钠纳米纤维 (CSNF) 分别与单宁酸 (TA) 和聚乙烯醇 (PVA) 结合作为界面交联剂和水凝胶基质，以模拟竹子的基本纤维素-木质素半纤维素组成单元。这些组分的功能团之间形成强的界面静电相互作用和氢键。通过拉伸诱导取向构建更高级结构可以进一步增强这些分子相互作用。

2）由此产生的复合水凝胶具有良好的机械性能，包括高达 60.2 MPa 的高拉伸强度以及同时达到 48.0 MPa 的高强度和 470% 的极限应变。这种方法展示了一种分层自下而上的策略，通过有效利用基本的分子相互作用来构建坚固耐用的复合水凝胶。

3）通过模仿竹子高度集成的结构组成，它为创造具有优异机械性能的先进仿生材料提供了一种有前途的解决方案。

参考文献

Zhuo, H., Dong, X., Liu, Q. et al. Bamboo-inspired ultra-strong nanofiber-reinforced composite hydrogels. Nat Commun 16, 980 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-56340-9

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56340-9