《International Journal of Biological Macromolecules》：Fully biobased lignin-functionalized elastomers enabling UV shielding, photothermal conversion, and thermoelectric performance
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•通过传统的自由基聚合方法，成功合成了完全可持续的木质素基弹性体。•这类木质素基共聚物具有优异的紫外线屏蔽性能。•这类木质素基共聚物还展现出出色的光热转换性能。•这些复合薄膜可用于高效柔性光热发电模块中。引言随着可穿戴电子设备、智能传感系统以及便携式能源装置的快速发展，柔性电子产
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通过传统的自由基聚合方法，成功合成了完全可持续的木质素基弹性体。
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这类木质素基共聚物具有优异的紫外线屏蔽性能。
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这类木质素基共聚物还展现出出色的光热转换性能。
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这些复合薄膜可用于高效柔性光热发电模块中。
引言
随着可穿戴电子设备、智能传感系统以及便携式能源装置的快速发展，柔性电子产品正在逐步改变传统刚性设备的应用模式，同时也成为下一代智能功能材料研发中的核心研究方向[1]、[2]、[3]、[4]。在柔性电子系统的各类组件中，那些同时具备能量转换能力、环境适应性和机械柔性的多功能材料尤为重要[5]、[6]、[7]。光热转换材料因其能够高效地将清洁的可再生太阳能转化为热能，进而用于驱动热电发电或引发局部加热效应，所以在自供电系统、光热疗法以及智能执行器等领域具有广阔的应用前景[8]、[9]。然而，目前大多数先进的光热转换材料仍然依赖于贵金属纳米颗粒、碳基材料或共轭导电聚合物[10]、[11]、[12]。这类材料通常需要复杂的制造工艺，生产成本高昂，且依赖不可再生的石油化工资源，这与绿色可持续发展的长期目标相悖。因此，开发一种兼具低成本、可生物降解性、优异柔韧性以及高光热转换效率的新型材料体系，已成为柔性电子领域一项极具挑战性却又意义重大的任务。
由于具有高弹性、出色的抗断裂强度以及良好的延展性，弹性体已在汽车工业、涂料、电子产业、医疗保健以及机器人技术等领域得到广泛应用[13]、[14]、[15]。鉴于化石资源的日益枯竭以及环境污染问题的加剧，从可再生生物质中开发高性能材料已成为实现可持续发展的关键策略[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。木质素作为自然界中含量最丰富的芳香族天然聚合物，因其可再生性、可降解性以及丰富的活性官能团，而在多个领域有着广泛的应用价值[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]。不过，工业用木质素，如硫酸盐木质素和钠盐木质素，往往存在结构不均匀、反应活性低、易聚集以及天生脆性大的问题，这限制了它们直接作为弹性体基体的应用[32]、[33]、[34]。传统的混合策略往往会导致木质素在弹性体基体中的分散性较差，从而形成应力集中点，进而影响材料的机械性能和弹性[35]、[36]、[37]。为提升木质素在弹性体基体中的分散度，有必要通过化学改性来增强二者之间的界面作用。因此，实现对木质素在分子层面的精确功能化处理，将其转变为能够连接柔性聚合物链的活性连接剂，是突破木质素基弹性体制备难题的关键。
硫辛酸是一种天然存在的含有二硫键的环状硫代酸分子，在动态共价化学和自修复材料领域展现出独特的优势[38]、[39]、[40]。将硫辛酸引入木质素表面，不仅可以通过其羧基与木质素羟基之间的酯化反应对木质素进行功能化处理，更重要的是，硫辛酸分子中的二硫键在自由基引发条件下能够发生可逆的开环聚合或链转移反应。这一特性为木质素基接枝共聚物的合成提供了新的设计思路——经过硫辛酸改性的木质素不仅可以作为刚性核心，其所引入的二硫键还可以在自由基聚合过程中参与引发或链增长反应，从而克服木质素中的酚羟基对自由基聚合的抑制作用，构建出具有动态共价键的网络结构。在单体选择方面，仅使用单一的柔性单体往往难以兼顾弹性体的各项性能。异冰片基丙烯酸酯和四氢呋喃基丙烯酸酯是两种可从天然资源中获取的代表性生物基单体[41]、[42]。异冰片基丙烯酸酯因其刚性的双环结构，可作为刚性片段，使所得材料具有较高的玻璃化转变温度、良好的疏水性和抗冲击性[43]、[44]。而四氢呋喃基丙烯酸酯则含有柔性醚键，这类键能够显著提高聚合物链的移动性，从而使材料具备出色的低温柔韧性和可调控的极性[45]、[46]。
在本研究中，我们提出以硫辛酸改性的木质素作为大单体，用来制备完全基于生物资源的木质素-接枝-聚（四氢呋喃基丙烯酸酯-共-异冰片基丙烯酸酯）共聚物，如图1所示。在这种设计中，木质素组分不仅可作为刚性填充剂和光热功能单元，还能赋予材料优异的紫外线屏蔽能力。与此同时，柔性共聚物侧链通过调节玻璃化转变温度，为弹性体带来了良好的柔韧性和可调控的机械性能。我们系统地研究了共聚物组成对材料机械性能、光热转换效率以及近红外光响应行为的影响。此外，还将制备得到的弹性体薄膜集成到热电转换装置中，评估其在模拟太阳光照射条件下的光热发电性能。另外，得益于木质素光热效应带来的局部升温效果，这些薄膜还具备近红外光触发修复的能力，这大大提升了设备的运行可靠性和使用寿命。通过简单高效的聚合工艺，本研究有效解决了木质素结构不均一且加工性差所带来的应用难题，为设计绿色、低成本的柔性光热转换材料提供了新的思路。同时，这项研究也为木质素资源的高值化利用开辟了新途径，有望推动柔性电子产业向更加可持续、环保的方向发展。
章节摘要
材料
碱木质素、硫辛酸、四氢呋喃基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰、1,4-二氧六环、二氯甲烷、4-二甲氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、甲醇以及氘代二甲基亚砜均购自上海阿拉丁生化科技有限公司。在使用前，四氢呋喃基丙烯酸酯和异冰片基丙烯酸酯还需经过碱性氧化铝柱处理以去除其中的抑制剂。
木质素-接枝-聚（四氢呋喃基丙烯酸酯-共-异冰片基丙烯酸酯）共聚物的合成与热性能
如图1所示，以硫辛酸改性的木质素为大单体，通过传统的自由基聚合方法，成功合成了多种不同投料比例的木质素-接枝-聚（四氢呋喃基丙烯酸酯-共-异冰片基丙烯酸酯）共聚物，具体信息见表1。图2a展示了木质素、木质素-硫辛酸以及木质素2.1-PIBOA23.2的FT-IR光谱。在3700–3100?cm-1范围内，可以观察到原始木质素中羟基伸缩振动的强吸收峰。而在木质素-硫辛酸中，则在1740?cm-1附近出现了一个新的吸收带，
结论
综上所述，通过合理设计并结合传统的自由基聚合方法，以硫辛酸改性的木质素为大单体，成功合成了一系列木质素-接枝-聚（四氢呋喃基丙烯酸酯-共-异冰片基丙烯酸酯）共聚物。这些木质素基共聚物具有优良的机械性能，而且通过调整单体投料比例和木质素含量，还可以在其拉伸强度上实现大范围的调控，从而满足不同应用场景的机械性能需求。更重要的是，
作者贡献说明
郑安佳：撰写——初稿、方法学、实验研究、概念设计。唐新宇：实验研究、数据整理。赵华勇：实验研究、数据整理。杨子涛：实验研究、数据整理。裴忠铁：数据整理。王千宇：数据整理。蒋峰：撰写——审稿与编辑、项目监督、项目管理、资金申请。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：51603199）以及安徽农业大学创新创业本科训练计划（项目编号：X202510364526）的资助。
Anjia Zheng|Xinyu Tang|Huayong Zhao|Zitao Yang|Zhongte Pei|Qianyu Wang|Feng Jiang
