大连工大孙润仓教授团队NUS翟玮团队AFM：木质素驱动的多功能生物弹性体——智能光热转换通用介质

　　光热弹性体是一类能够将光能转化为热能的软物质。当前的研究致力于赋予这类弹性体多功能性，如韧性、自愈合、自粘附性和抗溶胀性，使其能应用于智能传感、智慧医疗和软体机器人等新兴领域。同时，将绿色材料和可持续发展的理念融入光热弹性体的设计开发中，对于减少碳足迹、节约资源和提高能源效率具有重要的意义。

　　针对光热弹性体领域合成简化、复杂性能、应用扩展和可持续发展之间长期存在的矛盾，大连工业大学孙润仓教授团队邵长优副教授与新加坡国立大学翟玮教授团队党超博士合作，提出了将三种生物衍生原料碱木质素（AL）、硫辛酸（LA）和植酸（PA）熔融共聚制备多功能全生物基光热弹性体（BPTE）的简便策略。其中，AL苯酚和共轭结构分别起到了稳定LA聚合物网络和赋予显著光热转换能力的双重作用。在PA的进一步动态增强下，成功构建了动态共价二硫键和多种非共价氢键协同介导的聚合物网络。该“绿色”网络特有的动态和可逆性质赋予了BPTE双模式光热转换能力、韧性、可拉伸性、快速自愈合性、自黏附性、抗溶胀性、完全可回收性和化学可降解性，使其在光-热-电转化装置、光热驱动器、光热抗菌敷料和光热纤维等领域展现出巨大应用价值。该研究以“Lignin Powered Versatile Bioelastomer: A Universal Medium for Smart Photothermal Conversion”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

　　受坚固、可修复、抗紫外线的皮肤结构启发，本文设计了一种基于碱木质素（AL）、硫辛酸（LA）和植酸（PA）的全生物基多功能光热弹性体（BPTE）。动态二硫键和多种氢键介导的“绿色”聚合物网络赋予该生物弹性体光热转换能力、韧性、拉伸性、快速自愈性、自粘附性、抗溶胀性、可回收性和化学可降解性。本工作首先通过一系列光谱表征和DFT计算结果证明了AL的加入抑制了LA聚合物链末端巯基自由基的活性，确认了共价二硫键和多种非共价氢键协同交联的特征并解释了聚合物网络构建机理。其次，通过调整LA和PA的比例，可以动态调节聚合物网络的结构，从而有效调控BPTE的上述多种功能，并最终实现了它们的平衡与兼顾。另外，BPTE凭借热刺激触发的动态键可逆解离，实现了热塑性加工，并在120 °C下展现出优异的热稳定性和可回收性。第三，通过调控AL的含量，可以对弹性体的光热性能进行定制化设计。最终，BPTE在可见光和近红外光下展现出卓越、稳定且可调控的光热转换性能，使其在光-热-电转化装置、光热驱动器、光热抗菌敷料和光热纤维等领域具有极高的应用价值。

　　综上，通过采用AL、LA和PA的熔融共聚策略，我们成功开发出一种全生物基光热弹性体。该材料兼具双模式光热转换能力、高机械强度、良好延展性、快速自修复性、疏水性、抗溶胀性、自粘附性、可回收性和化学可降解性。这项工作不仅展示了木质素在熔融加工中的高值化利用前景，还为光热弹性体领域提供了实现制备简化、多功能性、多领域适用性和可持续发展的可行策略。