近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队运用多尺度成像和多模态力学性能研究的协同策略，系统分析并明确了竹节内的空间多级次纤维组装结构。相关成果发表于《国家科学评论》。

基于结构新发现，研究人员进一步提出了包括空间纤维保型性紧密互锁、空间三轴互垂脚手架连接和各向同性吸能交织在内的三种纤维增强结构设计方案，为今后开展仿生纤维复合结构材料的创制研究提供新的设计方案。

此外，研究人员还运用三维X射线计算机断层扫描术，发现竹节内多向排布的多级次纤维可实现液体输运交换，并证实了多级次纤维结构增强和液体输运的一体化设计。受此多功能集成的启发，设计了一种基于竹节的光热水蒸发装置，该装置表现出良好的结构稳定性和蒸发效能。

这项研究运用了实验和理论相结合的手段，详细解析了竹节内复杂的纤维结构特征，提炼并验证了三种纤维增强结构方案。这些纤维增强结构由纤维素分子、纳米晶体、纳米纤维、微纤维和维管束逐级放大组装而成。多尺度增强增韧机制在维持竹节和竹体结构稳定性方面发挥了跨尺度协同作用，该研究将为高性能纤维复合结构材料的优化设计与制备提供指导。(记者 陈牧)