💡这项突破是什么?
近日，材料学院生物质催化转化团队在The Innovation Materials发表题为“Robust mussel-inspired adhesives sourced from sustainable lignin”的研究论文，提出了一条以木质素为原料构筑高性能仿贻贝黏附材料的可持续路径，在生物质高值利用与功能材料交叉领域取得重要进展。
贻贝能够在潮湿甚至水下环境中牢固附着于岩石和金属表面，关键在于其分泌的黏附蛋白中富含邻苯二酚基团。受此启发，研究人员相继开发了一系列仿贻贝高性能黏附材料，并在水下粘接、生物医用胶、功能涂层等领域展现出重要应用潜力。然而，现有仿贻贝聚合物大多依赖化石基单体合成，通常需要苛刻的反应条件和复杂的制备流程。近年来，以植物来源邻苯二酚为基础构筑功能材料取得了显著进展，相关材料在黏附性、力学韧性和抗菌性等方面均表现出优异性能。然而，这类材料通常难以同时兼顾水下黏附能力与超低温环境下稳定性，从而限制了其在极地、太空及高山地区等极端环境中的应用。因此，开发一种以可持续原料为基础、兼具强水下黏附性能和极端环境耐受性的仿贻贝黏附材料，仍是该领域亟待解决的关键问题。
木质素是自然界储量最丰富的可再生芳香碳资源，每年通过光合作用生成约1500 亿吨，是生物质资源中尚未被充分开发的“芳香碳库”。近年来，随着还原催化降解技术的快速发展，木质素能够被选择性地转化为不同类型的酚类单体，并可实现分离纯化，进而用于制备高附加值材料、能源和化学品，为补充甚至替代传统石化来源的芳香化学品提供了切实可行的新路径。
图1. 由木质素制备高性能黏附材料示意图
基于此，本研究通过催化氢解，将木质素转化为两类结构可控的芳香单体；进而将其衍生化及共聚，构筑了一系列含邻苯二酚官能团的木质素基仿贻贝胶黏剂（图1）。性能测试表明，所制备的黏附材料表现出稳定且可逆的黏附性能，并对水环境（8.73 MPa）和超低温环境（7.28 MPa）具有优异的耐受性；即使在连续经历水和液氮浸泡后，仍可保持6.04 MPa的黏附强度（图2）。通过单体结构-性能关系研究，本研究证明了木质素所携带的独特结构单元能够显著提升聚合物的黏附性能：1）C-木质素来源的邻苯二酚单元可通过氢键或配位作用（随环境变化）提供强界面黏附；2）较长的丙烯连接臂有利于形成互穿聚合物网络，增强邻苯二酚之间的相互作用；3）柔性的丙基与甲氧基结构显著提高了材料在超低温条件下的韧性与稳定性。
图2. 木质素基黏附材料黏附性能
材料学院博士研究生胡卜文为论文第一作者，王水众副教授和宋国勇教授为通讯作者。
该工作得到北京市自然科学基金（No. 6242022）、国家自然科学基金（22208025, 22208024）、中央高校基本科研业务费（JCYJ202509）资助。
论文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-mater.2026.100187
