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實驗發現，熱修復和微波修復對長/短纖維增強的尼龍復合材料均有一定修復效果。熱修復在復合材料內部構建均勻熱場；微波修復則聚焦損傷部位，產生大量熱量促進界面結合，更具針對性。此研究為仿生交叉疊層結構復合材料設計、力學性能優化及3D打印復合材料自修復提供依據。
仿生交叉疊層結構制備與力學機制的研究現狀，剖析當前材料制備與力學研究分析中的問題，簡述工作意義。受天然鳳凰螺殼體精細層級結構啟發，以短碳纖維增強尼龍基復合材料，運用3D打印技術制備不同層間夾角的仿生交叉疊層結構樣品。經Instron3343材料拉壓試驗機準靜態拉伸測試發現，隨層間夾角增大，樣品承載能力漸降，能量吸收呈先降后升再降趨勢。結合力學模型分析與有限元數值模擬，探究強韌機理，發現交叉疊層結構破壞主要由層內三種應力分量引發。據此提出結構優化設計思路，優化層間夾角可調整一級結構層內應力分布，使其在拉伸載荷下適應性調整，多種破壞模式共存，改善損傷破壞形式，提升強度與能量吸收。
開創性開展3D打印復合材料自修復功能研究。按尺寸要求設計不同層間夾角的短纖維與長碳纖維增強復合材料三點彎曲樣品，在Instron3343材料拉壓試驗機上進行三點彎曲測試，分組后分別進行微波修復和熱修復。測試表明，兩種修復方式對長/短纖維增強的尼龍復合材料均有修復效果。熱修復構建均勻熱場，微波修復針對性強，長碳纖維可傳導多余熱量，避免損傷部位熱量過度集中致樣品融化。自修復功能探索對3D打印復合材料力學性能有積極影響，可節約資源、降低成本。
高強高韌的輕量化結構材料對節能減排和降低成本意義重大，是航天、軍事和國防等先進領域的研究重點。近年來，研究人員受天然生物結構材料（如貝殼、螳螂蝦和鳥頭骨）啟發，模仿其精細層次微觀結構，設計制備一系列輕質仿生結構材料，為高性能復合材料設計與性能優化開辟新途徑。
海洋中的女王鳳凰螺貝殼，具有中等強度和卓越韌性（約是普通貝殼韌性的10倍），這與其內部精細微觀結構緊密相關。為探索鳳凰螺殼體交錯疊層結構的承載和能量吸收原理，研究人員對其力學性能展開測試分析。Osuna - Mascaró和S.Kamat等人研究發現，鳳凰螺由礦物相和有機基質組成，內部有層次化的交錯層狀結構。S.Kamat等人通過彎曲測試發現，低載荷下殼體外層出現多個微裂紋，高載荷下殼體較堅韌的中層出現裂紋橋聯，極大提升斷裂功，多層交叉疊層結構中的裂紋擴展消耗大量能量，可能是其具有中等強度和卓越韌性的重要原因。Scott等人進一步證實，鳳凰螺的優異韌性與其獨特交叉層狀結構緊密相關，層級交錯結構之間的裂紋偏轉是耗能關鍵因素，對揭示強韌化機制意義積極。
鳳凰螺殼體關鍵承載區由多個正交的初級結構構成，初級結構由文晶石和高分子蛋白構建的多層交叉取向二級結構堆積而成（二級結構包含更精細層次結構）。初級結構是鳳凰螺殼體代表性結構單元，其變形和破壞對承載和能量吸收至關重要。然而，以往研究多集中在鳳凰螺材料組成成分或內部裂紋擴展和破壞機理，很少分析典型交錯疊層結構的變形破壞及強韌化機理。且天然鳳凰螺殼體內部結構相對固定，限制了對代表性結構單元結構參數影響材料力學性能的機理和優化策略的探索。
