据中科大官网介绍，中国科大俞书宏院士课题组茅瓅波副研究员等从生物矿物的残余应力增强机制中获得启发，提出了一种新的仿生增韧路径，并运用于人工珍珠母的矿化生长，显著提升了仿珍珠母陶瓷块材的韧性放大效率（16.1 ± 1.1）。研究人员利用他们以往发展的框架诱导矿化生长的方法，首次实现了将纳米四氧化三铁颗粒与碳酸氢钙前驱体溶液在几丁质模板上共矿化，使纳米颗粒原位生长入文石基元片中。利用同步辐射衍射技术，分析了文石片层中残余应力的类型及其作用机制。结果表明四纳米颗粒承担拉应力，由于其尺寸小（纳米级）对缺陷不敏感，因此拉应力对其强度削弱影响不大；文石颗粒承担压应力，使得文石片发生破坏时需要额外的外部拉力来平衡压应力，因此基元片的总拉伸强度得以提升。结合实验与有限元分析，证实了基元片强度的提升有利于基元片滑移与裂纹偏转，有效的提高了外部增韧机制的耗能作用。此外，由于纳米颗粒诱发的残余应力对裂纹有闭合作用，材料的本体韧性也得到了提升。因此，结合珍珠母层状结构的优点，通过纳米尺度残余应力的设计，显著的提升了仿珍珠母结构陶瓷的韧性放大因子。同时，材料的动态力学性能也有相应提升。这一新的仿生增韧策略-残余应力增强机制具有普适性，可有效提升层状基元片层强度，对于今后类似仿珍珠母层状结构的先进陶瓷材料的设计和制造具有指导意义。相关研究成果以“Artificial Nacre with High Toughness Amplification Factor: Residual Stress-Engineering Sparks Enhanced Extrinsic Toughening Mechanisms”为题发表在Adv. Mater.上。