我國科學家解析竹節內多級次纖維結構

中國青年報客戶端訊（王敏 中青報·中青網記者 王海涵 王磊）近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊運用多尺度成像和多模態力學性能研究的協同策略，系統分析並明確了竹節內的空間多級次纖維組裝結構。成果發表於《國家科學評論》，研究為今後開展仿生纖維複合結構材料的創製研究提供新的設計方案。

竹節空間異質多級次微納纖維結構。中國科大供圖

毛竹憑藉較輕的重量、迅速生長等優勢，逐漸成為替代木材和化學合成品的一種可持續資源。與竹間相比，短小的竹節似乎機械性能較為薄弱，其在工程纖維層合板加工中往往被廢棄。但實際上，在高大筆直的毛竹生存發展進程中，竹節發揮了定點機械支撐強化和流體多向輸運等方面作用。科研人員認為，這種雙功能或多功能的實現必然與竹節內部結構緊密相關，然而目前有關竹節的空間纖維結構和“結構-功能”關係仍不清楚。

研究人員還運用三維X射線計算機斷層掃描術，發現竹節內多向排布的多級次纖維可實現液體輸運交換，並證實了多級次纖維結構增強和液體輸運的一體化設計。受此多功能集成的啟發，設計了一種基於竹節的光熱水蒸發裝置，該裝置表現出良好的結構穩定性和蒸發效能。

這項研究運用了實驗和理論相結合的手段，詳細解析了竹節內複雜的纖維結構特徵，提煉並驗證了三種纖維增強結構方案。研究將為高性能纖維複合結構材料的優化設計與製備提供指導。

來源：中國青年報客戶端