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  你能想象嗎？一根小小纖維斷裂伸長率和韌性分別為貝殼的200倍和300倍左右。近日，哈爾濱工業大學在超高韌性纖維制備和機械力調控纖維極化發光方面的研究取得重要進展，纖維表現出高斷裂伸長率、高強度和高韌性，就實現了這樣的創舉。相關的研究成果以題為《多尺度變形機制導致同時具有螺旋和仿貝殼結構的纖維的高韌性和圓偏振發光》發表于《自然·通訊》（Nature Communications）期刊上（影響因子11.47），哈工大為該論文的第一作者單位和通訊單位。
  眾所周之，納米材料在微觀尺度下具有優異的物理、化學和機械性能，如何將這些優異的性能拓展到宏觀尺度是科學界和工程領域面臨的重大難題。我校微系統與微結構制造教育部重點實驗室胡平安教授和王振龍教授帶領的團隊，基于跨尺度制造的理念，創造性地將微觀—介觀—宏觀尺度相結合，構建出了多級結構的纖維。研究者利用電化學剝離的高質量的石墨烯片和聚乙烯醇為原料，在溶液中使兩者自組裝形成仿貝殼的“磚”和“泥”結構；接著將溶液紡織成纖維狀，進一步將纖維紡織成螺旋結構，從而形成同時具有仿貝殼結構和螺旋結構的纖維。基于多尺度變形耗散外力做功的原理，該纖維實現了斷裂伸長率達414%，韌性達640 J/g，該性能分別為貝殼的200倍和300倍左右。利用該方法，研究者還批量制備出了多種二維材料與聚合物形成的復合纖維，證實了該方法具有普適性。
  據研究者介紹，這種纖維在人體防護（如防刺手套、服裝）、高靈敏度力學傳感器、可編織及穿戴設備等方面具有潛在的應用價值。同時，研究者通過與美國密歇根大學尼古拉斯·卡托夫（Nicholas A. Kotov）教授合作，制備的纖維在材料的極化發光特性調控方面具有重要的應用前景，首次實現了宏觀機械力對極化發光性質的調控，這是一種全新的調控手段。
  論文的第一作者為哈工大機電學院青年教師張甲，2014年留校任教，獲得哈工大青年拔尖人才計劃支持和中國科協首批“青年人才托舉工程”資助。
  原文連接：http://www.nature.com/ncomms/2016/160224/ncomms10701/full/ncomms10701.html