工程材料领域长期面临着力学性能权衡的难题，如强度与韧性、刚度与阻尼之间的相互制约，严重限制了其高端应用。天然牙釉质凭借其多尺度梯度结构，展现出卓越的综合力学性能，为解决这一难题提供了天然蓝图。此前，科研界已成功合成多种具有仿釉质多尺度结构的复合材料，但对牙釉质内层梯度结构的模拟一直难以实现，成为制约仿釉质材料性能提升的关键瓶颈。

为攻克这一技术难关，作者创新采用磁场辅助冷冻与后续机械压缩相结合的策略，通过取向杂化纳米线的交叉组装，成功制备出一种与牙釉质内层结构相似的梯度仿釉质复合材料（GEMC）。该材料不仅模拟了牙釉质的非晶晶界相和纳米柱平行排列结构，更通过改变取向纳米线的组装方向，精准复刻了牙釉质内层的梯度结构，这在仿釉质材料研究中尚属首次。

实验测试表明，该梯度仿釉质复合材料展现出超越天然牙釉质的优异综合力学性能：其强度达到136.9MPa，是天然牙釉质的1.93倍；韧性为9.5MPa·m¹/²，是天然牙釉质的2.43倍；同时具备71.3GPa的刚度、4.2GPa的硬度和0.063的阻尼系数，尤其在疲劳抗性方面表现突出，在50%应力下可承受超过20000次弯曲循环，循环后强度仅下降8.7%，展现出极强的耐用性。

Yangbei Li, Junfeng Lu*, Qihan Zhao, Shaojia Liu, Tianqi Guo*, Hewei Zhao*, Lin Guo*. A Gradient Enamel‐Mimetic Composite via Crisscross Assembly of Aligned Hybrid Nanowires for Excellent Mechanical Performance[J]. Advanced Materials, 2025, 37(51): 2503537.

https://doi.org/10.1002/adma.202503537