Under hundratals miljoner år av evolution, naturen har producerat en myriad av biologiska material som fungerar antingen som skelett eller som defensiva eller offensiva vapen. Även om dessa naturliga strukturella material härrör från relativt sterila naturliga komponenter, såsom ömtåliga mineraler och sega biopolymerer, de uppvisar ofta extraordinära mekaniska egenskaper på grund av deras högordnade hierarkiska strukturer och sofistikerade gränssnittsdesign. Därför, de är alltid ett forskningsämne för forskare som strävar efter att skapa avancerade konstgjorda strukturella material.

Genom mikrostrukturell observation, forskare har fastställt att många biologiska material, inklusive fiskfjäll, krabbklor och ben, alla har en karakteristisk "twisted plywood"-struktur som består av ett välordnat arrangemang av mikro/nanoskala fiberlameller. De är strukturellt sofistikerade naturfiberförstärkta kompositer och uppvisar ofta utmärkt skadetolerans som är önskvärd för tekniska strukturella material, men svårt att få tag på. Därför, forskare försöker efterlikna denna typ av naturlig hierarkisk struktur och gränssnittsdesign genom att använda konstgjorda syntetiska och rikliga endimensionella mikro/nanoskala fibrer som byggstenar. På det här sättet, de hoppas kunna producera högpresterande konstgjorda strukturella material som är överlägsna befintliga material. Dock, på grund av bristen på mikro/nanoskala monteringsteknik, särskilt bristen på medel för att effektivt integrera endimensionella mikro/nanoskala strukturella enheter i makroskopisk bulkform, att efterlikna naturfiberförstärkta kompositer har alltid varit en stor utmaning.

Nyligen, inspirerad av den tvinnade plywoodstrukturen i mikro/nanoskala i den naturliga pansaren i Arapaima gigaskala (a-d), den biomimetiska forskargruppen ledd av professor Shu-Hong Yu från University of Science and Technology of China (USTC) föreslog en högeffektiv, monteringsstrategi för "borstning och laminering" (e-f) nedifrån och upp med de biokompatibla mikro-/nanofibrerna som strukturella enheter, och framgångsrikt tillverkade tredimensionella bulkbiomimetiska tvinnade strukturella plywoodmaterial (g). Genom att hierarkiskt kontrollera fiberinriktningen i biopolymermatrisen, de mekaniska egenskaperna hos resulterande material kan moduleras exakt. De fann att de erhållna konstgjorda materialen nära replikerar de flerskaliga strukturella och härdande mekanismerna hos deras naturliga motsvarigheter, förverkliga utmärkta mekaniska egenskaper långt bortom grundläggande strukturella komponenter; de är jämförbara med naturliga ben och många andra naturliga och konstgjorda material. Mer viktigt, den föreslagna monteringsstrategin är miljövänlig, programmerad och skalbar, och kan enkelt utökas till andra materialsystem. Därför, det ger ett nytt tekniskt utrymme för att designa mer avancerade biomimetiska fiberförstärkta strukturella material (särskilt pansarskyddsmaterial).