近日，我校材料學院宋國勇教授團隊在Chemical Engineering Journal（一區，TOP期刊，IF="15.1）發表題為“Creating Tough Mussel-Inspired Underwater Adhesives from Plant Catechyl Lignin”的研究論文。
濕粘附材料在日常生活、海洋勘探和生物醫學工程等領域具有廣闊的應用前景。然而，大多數粘合劑容易粘附界麵處水分子，發生水合、溶脹和降解，從而導致其失去粘附性。在自然界中，海洋貽貝具有較強的多界麵濕粘附能力，研究表明其足絲蛋白中含有的3,4-二羥基苯丙氨酸（DOPA）可以與各種無機/有機物形成共價鍵和非共價鍵，使其具有較強的濕粘附性能。受海洋生物啟發，大量以鄰苯二酚為骨架的仿生聚合物表現出較強的水下粘附性能，本領域逐漸成為一個研究熱點。然而，適用於聚合的鄰苯二酚單體主要來源於石油衍生產品，該過程通常需要冗長的步驟、苛刻的反應條件，並且產物選擇性和轉化效率低。因此，利用儲量豐富、可再生的低碳生物質原料製備仿生功能材料具有重要意義。
前期研究發現C-木質素是由單一咖啡醇單體通過苯並二惡烷連接鍵形成的生物單分子，具有線性、均一性、耐酸性等優點。通過催化降解可以得到單一的丙烯基或丙醇基鄰苯二酚單體，這種功能化側鏈可以為製備仿生功能材料提供官能團衍生化理想位點；同時長側鏈可以使鄰苯二酚部分遠離聚合物主鏈，有助於增強聚合物粘合劑的粘聚作用。
圖1. 由烏桕果殼製備高性能黏附材料示意圖
基於此，本研究以C-木質素為原料，通過C-木質素拆分、催化降解、官能團構築及共聚策略，率先製備了貽貝仿生黏附材料（圖1）。該材料在多種介質表麵（玻璃、木材、聚四氟乙烯、鋼板）表現出優異的粘附性能，尤其在疏水性聚四氟乙烯上的黏附強度超過2.0 MPa，在鋼板上測試的水下粘附力也超過了8.1 MPa，明顯優於已報道的結果（圖2）。該工作證明了C-木質素骨架中鄰苯二酚與製備高性能黏附材料的匹配性，實現了以烏桕果殼為起始原料製造高黏附性能的貽貝仿生水下粘合劑，為C-木質素高值化利用提供了理論基礎。
圖2. C-木質素基黏附材料與已報道結果對比圖
材料學院碩士研究生杜清蓮為論文第一作者，青年教師王水眾和宋國勇教授為通訊作者，該工作得到北京市自然科學基金（No. 6242022）、國家自然科學基金（22208024）、中央高校基本科研業務費（no. 2021BLRD01）資助。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724003139
