下一代结构材料预计将是轻质、高强度和坚韧的复合材料，具有嵌入的感知、适应、自我修复、变形和恢复功能。这篇综述突出了生物启发纳米复合材料的最新发展和概念，强调了结构、界面和约束的剪裁，以实现动态和协同响应。作者强调了天然材料的基础示例，这些材料具有独特的机械性能组合，基于在环境条件下在水环境中生产的相对简单的构建模块。特别关注跨多个长度尺度的结构层次，以实现多功能性和鲁棒性。作者进一步讨论了结合生物和合成成分、最先进的表征和建模方法的最新进展、趋势和新机遇，以评估自然启发设计的物理原理和多个长度尺度的机械响应。这些多学科方法促进了单个材料特性的协同增强，并改进了下一个多长度尺度结构材料时代的预测性和规范性设计，以用于广泛的应用。

图1 不同动物种中基于角蛋白的分级结构

图2 在空间和时间方面的分级生物启发复合材料设计，以及在机械功能方面的主要贡献

图3 纤维基复合材料

图4 各种复合材料的机械特性分析以及与天然和传统材料类别的比较

图5 通过建模和模拟深入了解生物启发复合材料的功能和力学

来源：Nepal, D., Kang, S., Adstedt, K.M. et al. Hierarchically structured bioinspired nanocomposites. Nat. Mater. 22, 18–35 (2023). 
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01384-1