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  天然貝殼珍珠層由于能兼顧強度和韌性，是人們制備高力學性能材料的仿生結構之一。其高力學性能的“秘訣”是擁有多級構造，包括無機物和有機物以“磚-泥”形式組裝的層狀結構，以及更微觀的礦橋、納米突起等構造。雖然目前已有多種仿生珍珠層結構的方式，但絕大多數只能簡單仿造出具有層狀結構的二維（2D）薄膜狀復合材料。如何快速、簡單、經濟地制備大尺寸三維（3D）塊狀多級珍珠層結構的材料仍然是一個巨大的挑戰。

  近期，加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）Feng Jiang教授和東北林業大學謝延軍教授基于天然輕木的微觀構造特性，采用快速、簡便原位礦化和熱壓的手段制備出具有多級天然貝殼結構的高力學塊狀仿生貝殼材料。輕木含有豐富的木射線（由薄壁細胞組成，細胞壁主要為木質素和半纖維素組成），經過脫木質素和半纖維素處理后木射線結構消失，木材呈層狀構造，這為構造仿生貝殼層狀結構提供了基礎。同時，木材細胞壁會形成褶皺波浪，這將有利于在壓縮過程中形成次級層狀結構。隨后利用馬來酸酐對木基材（WMS）進行處理，在引入羧基（-COOH）的同時提高其耐水穩定性，為礦化的穩定進行提供基礎條件。接著利用CaCl₂乙醇溶液和NaHCO₃水溶液交替浸漬的方式進行礦化，此時Ca²⁺在WMS上的-COOH負電荷吸引力的作用下附著于WMS表面，實現了WMS表現的原位礦化。礦化完成后，以蠶絲蛋白液為膠黏劑并通過熱壓制備出仿生貝殼材料（WAN）。掃描電子顯微及（SEM）顯示WAN具有多級層狀結構，熱重分析（TG）結果顯示在短短3天的礦化條件下其CaCO₃含量就可達70%以上，速度遠快于天然貝殼礦化過程。

圖4（a）WANs的拉伸應力-應變圖；（b）不同WAN的拉伸強度和斷裂功；（c）相對強度比價；WAN-1高拉伸強度機理：（d）拔拉現象、（e）層狀結構以及有機木質組分拉絲現象和（f）無機組分的拉斷；（g）WAN-1與天然以及類似仿生塊狀材料的相對強度、密度、斷裂功、可規模化制備和礦化時間對比圖；（h）NW、WS、WMS以及WAN-1燃燒過程照片。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310096