生物界“矛”与“盾”式的捕食者与被捕食者之间的生存战争启发人们，调控材料微结构是结构材料获取超常力学性能的重要途径。受自然界“螳螂虾锤击贝壳”的捕食现象启发，中国科学技术大学教授倪勇、何陵辉研究团队与合作者，将螳螂虾内的扭转结构与贝壳珍珠层内的“砖泥”交错结构相结合，利用3D打印技术，设计了一种高断裂韧性和对裂纹取向不敏感的非连续纤维扭转复合结构，并提出断裂力学模型揭示了裂纹取向不敏感、裂纹扭转和纤维桥联协同的增韧机制，给出了具有最优断裂韧性的此类复合材料结构的参数化设计策略。6月22日，相关研究成果以Discontinuous fibrous Bouligand architecture enabling formidable fracture-resistance with crack-orientation insensitivity为题，发表在PNAS上。

　　自然界中，捕食者螳螂虾（“矛”）内的扭转结构可促使裂纹偏转增韧，被捕食者贝壳（“盾”）内的“砖泥”交错构型通过砖块滑移促进裂纹桥联增韧，两者都是代表性高韧性生物材料结构。在这场生存战争中，为什么 “矛”通常会战胜“盾”？为什么自然界中生物材料扭转结构具有特定的螺旋角大小和扭转角分布？如何将生物材料的微结构增韧策略应用于高韧性复合材料的研发？