Para alcançar um equilíbrio eficaz entre o alívio de peso dos materiais estruturais e um alto desempenho mecânico, este trabalho estudou sistematicamente a relação estrutura-propriedade da estrutura hierárquica dos casulos de bicho-da-seda e, com base nisso, realizou o design biomimético e a fabricação de materiais estruturais leves e de alta resistência. Através da caracterização morfológica em múltiplas escalas e testes mecânicos, foram reveladas as origens estruturais das características leves e de alta resistência dos casulos, e, após analisar a variação em gradiente dos parâmetros estruturais e propriedades mecânicas na direção da espessura, esclareceu-se o mecanismo de regulação sinérgica da porosidade e da resistência de ligação das fibras sobre a resposta mecânica da camada, bem como a contribuição destacada da interface de ligação entre camadas para o desempenho mecânico geral. Em seguida, foi introduzida a técnica de “soldagem” por solvente para realizar a ligação eficaz entre as fibras, e, por meio da otimização da estrutura topológica, do aumento do número de soldagens e da estratégia de compósitos multicamadas, regulou-se relativamente de forma independente a porosidade, a resistência de ligação das fibras e a resistência de ligação entre camadas, melhorando significativamente as propriedades mecânicas do tecido com estrutura semelhante a casulos. O tecido compósito multicamadas preparado manteve a leveza, com resistência específica e módulo específico alcançando 117,4 MPa·g^-1·cm³ e 1,55 GPa·g^-1·cm³, respectivamente, superando as propriedades mecânicas dos casulos naturais. Este estudo propõe uma estrutura integrada de pesquisa “revelação do mecanismo – design biomimético – otimização de desempenho”, fornecendo uma base teórica e um caminho técnico para o design e fabricação biomimético de materiais estruturais leves e de alta resistência.

casulo de bicho-da-seda; estrutura hierárquica; relação estrutura-propriedade; design biomimético; reforço mecânico