许多胶原组织具有一种螺旋形的三维微结构，其中一些具有规则的几何构型。这些螺旋形的三维微观结构对J形应力应变响应起着至关重要的作用。受此类3D螺旋微结构的启发，清华大学张一慧教授提出了一种基于周期性三维晶格结构的柔性三维网络材料仿生设计，其中周期性排列的螺旋微结构作为连接晶格节点的构件。

本文要点：

1）与金属/聚合物泡沫材料只在压缩下产生J形应力应变响应不同，该方法开发的软三维网络材料在压缩和拉伸下几乎沿任意加载方向都能产生J形应力-应变响应。对于以缺失微结构形式出现的随机缺陷，实验测量表明缺陷密度在5%以上的软三维网络材料具有缺陷不敏感性。

2）定量力学建模很好地捕获了关键设计参数对非线性机械响应的影响，这为通过调整螺旋微观结构的几何形状来实现真实生物组织（如心肌）的各向同性/各向异性应力-应变曲线提供了一种设计工具。导电层与软三维网络材料的集成使得柔性压力传感器和具有J形应力-应变曲线的可伸缩导体能够与生物组织相匹配，这预示着其在生物医学设备中的潜在应用。

Dongjia Yan et al. Soft three-dimensional network materials with rational bio-mimetic designs. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 1180.

DOI: 10.1038/s41467-020-14996-5

https://doi.org/10.1038/s41467-020-14996-5