大自然创造了像骨头和珍珠母这样的分层材料，随着它们的生长，它们对缺陷的敏感性降低。现在，研究人员利用鱿鱼环齿上的仿生蛋白质创造了一种复合层状二维材料，这种材料具有极强的抗断裂性和可拉伸性。

图片来源：宾州州立大学 Burcu Dursun

“研究人员很少报告骨骼和珍珠层的这种界面特性，因为它很难通过实验测量，”宾夕法尼亚州立大学仿生材料中心的 Lloyd 和 Dorothy Foehr Huck 主席兼高级纤维技术中心主任 Melik Demirel 说。

复合 2D材料由原子厚的硬质材料层组成，例如石墨烯或 MXene（通常是过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物），由一层将这些层粘合在一起的东西隔开。虽然大块石墨烯或 MXenes 具有体积特性，但二维复合材料的强度来自界面特性。

“因为我们使用的界面材料可以通过重复序列进行修改，所以我们可以微调属性，”德米雷尔说：“我们可以同时让它变得非常灵活和强大。”

他指出，这些材料还可以具有独特的热传导机制或特性，比 90 度更强烈地向一个方向传播热量。这项工作的结果于 7 月 25 日发表在《美国国家科学院院刊》上。

这种材料非常适合做跑鞋的鞋垫，它可以冷却脚部，反复弯曲不会破坏鞋垫。

这些二维复合材料可用于柔性电路板、可穿戴设备和其他需要强度和柔韧性的设备。

根据 Demirel 的说法，传统的连续统理论并不能解释为什么这些材料既坚固又灵活，但模拟表明界面很重要。显然发生的情况是，由界面组成的材料百分比较高，当材料处于压力下时界面会在某些地方破裂，但整个材料不会破裂。

界面会破裂，但材料不会，我们原以为他们可塑性很高，但实际上，它不仅可塑性极高，而且超级有弹性。

在宾夕法尼亚州立大学从事这个项目的其他人是博士后研究员 Mert Vural。Tarek Mazeed，博士后；Oguzhan Colak，研究生；Reginald F. Hamilton，工程科学与力学副教授。

参与这项研究的还有新加坡南洋理工大学的李东和机械与航空航天工程教授高华建。