李 嬌 王 超 田 瑞 王 洋 姜煒坤 呂高金

（齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物基材料與綠色造紙國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南，250353）

鑒于當(dāng)今世界不可再生能源的不斷消耗，人們對(duì)可持續(xù)能源的需求變得日益迫切。木質(zhì)素作為儲(chǔ)量豐富的天然高分子聚合物，目前主要以低值化燃燒利用的方式為主，因木質(zhì)素高分子結(jié)構(gòu)中含有非常豐富的活性官能團(tuán)，如酚羥基、羰基、羧基等，可充分利用這些官能團(tuán)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的高值化利用[1]。隨著對(duì)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的深入研究和對(duì)可再生材料需求的日益增加，木質(zhì)素在智能性材料領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。水凝膠是由親水聚合物組成的交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)，具有許多剛性材料所沒(méi)有的特性，如吸濕性、柔韌性和緩控釋性能等[2]。隨著對(duì)水凝膠功能化和智能化的發(fā)展，基于天然高分子木質(zhì)素基水凝膠在生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)緩控釋肥料和智能材料科學(xué)等許多應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。

響應(yīng)行為已成為先進(jìn)人工材料和設(shè)備的關(guān)鍵要求，特別是含有功能基團(tuán)的環(huán)境敏感水凝膠。水凝膠的智能響應(yīng)行為通常是基于非共價(jià)動(dòng)態(tài)鍵，如氫鍵、疏水、π-π 堆積和靜電相互作用，根據(jù)其主干結(jié)構(gòu)和組成，可以設(shè)計(jì)成對(duì)溫度、pH 值、鹽、光、電場(chǎng)等外部刺激作出相應(yīng)反應(yīng)的響應(yīng)性水凝膠[3-4]。本文將針對(duì)木質(zhì)素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠，討論其分類及最新應(yīng)用。

1 木質(zhì)素概述

1.1 來(lái)源及分類

木質(zhì)素是天然大分子物質(zhì)，是所有維管植物中的一種成分（熱帶的桫欏除外），約占陸地植物生物量的1/3，其中，裸子植物（針葉木類）和被子植物（闊葉木類和草類）中木質(zhì)素含量約15%～36%[5]。

根據(jù)來(lái)源不同，木質(zhì)素可分為天然木質(zhì)素和工業(yè)木質(zhì)素兩大類。天然木質(zhì)素是指不含任何改性物的原始木質(zhì)素，工業(yè)木質(zhì)素是指從木質(zhì)纖維中分離出來(lái)或從工業(yè)廢料、副產(chǎn)品中回收的木質(zhì)素。目前，大多數(shù)工業(yè)木質(zhì)素都是在化學(xué)制漿中，通過(guò)化學(xué)藥劑與植物纖維原料作用來(lái)破壞木質(zhì)素與碳水化合物之間的化學(xué)鍵獲得[6]。

1.2 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

木質(zhì)素結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，是由苯基丙烷類結(jié)構(gòu)單元通過(guò)C—C 鍵和醚鍵連接而成的三維高分子化合物，以β—O—4 芳醚鍵為主，其次是β—β、β—5、5—5和5—O—4 鍵[7]。目前研究人員普遍認(rèn)為，木質(zhì)素的苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元有3種（圖1）：對(duì)羥基苯基丙烷單元（H 型）、愈創(chuàng)木基苯基丙烷單元（G 型）和紫丁香基苯基丙烷單元（S型）[8]。

圖1 木質(zhì)素的3個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元[8]Fig.1 Three basic structural units of lignin[8]

木質(zhì)素的含量在不同植物或同一植物不同組織中存在差異，且隨著發(fā)展階段、外界、自然、環(huán)境或人工干擾的變化而變化。由于化石燃料的大量消耗及其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，木質(zhì)素已被認(rèn)為是替代化石原料最有前景的原料[9]。

2 木質(zhì)素基響應(yīng)水凝膠功能

環(huán)境響應(yīng)性水凝膠又稱智能水凝膠，是指通過(guò)接收外部環(huán)境變化（如pH 值、溫度[10]、光照[11]、離子的添加[12]、氧化還原類型[13]），通過(guò)顯著且可逆地改變其形狀、機(jī)械性能或其他性能來(lái)響應(yīng)環(huán)境刺激[14]。將木質(zhì)素引入水凝膠中，其剛性的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于提高水凝膠的強(qiáng)度，且不會(huì)影響水凝膠的生物相容性，甚至賦予水凝膠特殊的功能，比如可逆性、pH敏感性和更好的機(jī)械性能等，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素的高值化利用。因此，利用木質(zhì)素結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)新型木質(zhì)素基功能材料受到了人們的廣泛關(guān)注。

2.1 物理信號(hào)響應(yīng)

物理信號(hào)通常包括溫度、光電磁場(chǎng)、濕度、機(jī)械力等。

2.1.1 溫度響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠

溫度敏感水凝膠是一種智能材料，其最大的特點(diǎn)是存在最低臨界溶解溫度（LCST），當(dāng)外界溫度低于水凝膠的LCST 時(shí)，水凝膠的高分子鏈上親水性基團(tuán)通過(guò)氫鍵與水分子結(jié)合，吸水溶脹；隨著溫度升高，氫鍵作用減弱，凝膠逐漸收縮，從而通過(guò)可逆體積變化對(duì)溫度變化做出響應(yīng)[15]。將木質(zhì)素與溫度敏感成分結(jié)合，如N-異丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、聚（N,N-二乙基丙烯酰胺）（PDEAAm）、甜菜堿、乙烯基醚和2-惡唑啉等[16-18]，可制備一系列溫度響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠。

木質(zhì)素的引入可以改變溫敏性水凝膠的LCST，賦予水凝膠溶劑敏感性或吸附功能。Xia 等人[19]通過(guò)采用氯化鋰/二甲基亞砜溶劑體系，利用半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以NIPAAm 為原料，制備了不同木質(zhì)素含量的溫敏性木質(zhì)素基水凝膠，證實(shí)木質(zhì)素存在于水凝膠中的狀態(tài)不同將導(dǎo)致不同的LCST。Li 等人[20]從玉米芯中提取木質(zhì)素后，通過(guò)自由基聚合制備了木質(zhì)素接枝PDEAAm 水凝膠。該水凝膠具有吸附容量高、吸附速率快、解吸能耗低等優(yōu)點(diǎn)，在富集生物發(fā)酵獲得的低濃度生物燃料方面顯示出良好的前景。

為了提高堿木質(zhì)素的利用率，Jiang等人[21]以酚化堿木質(zhì)素和NIPAAm 為原料，通過(guò)熱聚合反應(yīng)合成了一種新型木質(zhì)素基熱敏凝膠。Jiang等人[22]還采用1-丁醇可溶性木質(zhì)素（從工業(yè)堿木質(zhì)素中獲得）與NIPAAm 通過(guò)接枝聚合制備了一種溫度響應(yīng)性水凝膠。該水凝膠的LCST 約為32 ℃，且可根據(jù)自然環(huán)境溫度的變化具有刺激釋放和吸收特性，與傳統(tǒng)的木質(zhì)素基水凝膠相比，其具有更高載藥能力，更靈敏的刺激響應(yīng)性，有望作為農(nóng)藥載體應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

2.1.2 光響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠

光響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠的優(yōu)點(diǎn)是在沒(méi)有光的情況下具有化學(xué)惰性。Liu 等人[23]首次將木質(zhì)素引入光引發(fā)體系。通過(guò)在木質(zhì)素主鏈中同時(shí)引入水溶性聚乙二醇鏈和光引發(fā)部分，設(shè)計(jì)合成了一種水溶性木質(zhì)素基水凝膠，其在紫外線照射下可快速引發(fā)光聚合，形成均勻的三維網(wǎng)絡(luò)雜化水凝膠。Xie 等人[24]將木質(zhì)素-銅硫化物納米復(fù)合材料與聚乙烯醇水凝膠相結(jié)合，得到了一種木質(zhì)素基水凝膠。該水凝膠在不受近紅外照射時(shí)，生物膜只會(huì)輕微脫落，而在近紅外照射10 min的情況下，生物膜會(huì)受到顯著破壞，這項(xiàng)工作提供了一種治療耐抗生素細(xì)菌和生物膜感染的策略。

2.2 化學(xué)信號(hào)響應(yīng)

化學(xué)信號(hào)通常包括pH 值、氧化還原試劑、溶劑和氣體等。

2.2.1 pH響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠

木質(zhì)素中含有大量的酚羥基和羧基，由于羧基在堿性和酸性環(huán)境中分別發(fā)生電離和質(zhì)子化，使木質(zhì)素表現(xiàn)出一種獨(dú)特的pH 刺激響應(yīng)性能。水凝膠具有良好的生物相容性，可通過(guò)添加交聯(lián)劑、納米復(fù)合等方法制備pH 響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠[25]。木質(zhì)素的加入可使水凝膠的pH 響應(yīng)性增強(qiáng)、響應(yīng)速率加快，同時(shí)能在更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到溶脹平衡，該水凝膠是研究最深入的智能材料和致動(dòng)器之一。

pH 刺激響應(yīng)水凝膠在眾多領(lǐng)域都展現(xiàn)了很高的實(shí)用價(jià)值和潛力。Zhu 等人[26]基于羧甲基殼聚糖和載有反式白藜蘆醇的木質(zhì)素基納米顆粒的非共價(jià)相互作用力，并通過(guò)恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)修飾、自組裝和納米復(fù)合技術(shù)，制備了一種具有pH 響應(yīng)的可噴霧水凝膠，該水凝膠在日化和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的潛力。Taira等人[27]以高濃度硬木乙酸木質(zhì)素和聚乙二醇二縮水甘油醚作為交聯(lián)劑，制造木質(zhì)素基水凝膠。該研究證實(shí)了水凝膠對(duì)水中pH 值的溶脹反應(yīng)，這項(xiàng)研究結(jié)果有助于實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素作為溶劑傳感器和環(huán)境凈化材料的主要成分。Dai 等人[28]通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)制備了一種全木質(zhì)素基水凝膠（Lig-gel），該水凝膠對(duì)pH 具備刺激響應(yīng)性（圖2(a)～圖2(c)）。研究發(fā)現(xiàn)，Lig-gel 可以在軟化/增強(qiáng)和直/彎形狀之間交替變化，在堿性或酸性溶液中浸泡不到1 min，交替變化便可以完成，并且可以重復(fù)多次。這種具有pH 刺激響應(yīng)特性的低成本木質(zhì)素基水凝膠將為水凝膠驅(qū)動(dòng)器和木質(zhì)素基材料開(kāi)辟一個(gè)新領(lǐng)域。

圖2 通過(guò)交替浸入0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L KOH中對(duì)Lig-gel的pH刺激響應(yīng)變形[28]Fig.2 Deformation of pH stimulation response to Lig-gel by alternating immersion in 0.1 mol/L HCl and 0.1 mol/L KOH[28]

雖然pH 響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠受到了人們的廣泛關(guān)注，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)pH 響應(yīng)特性的精準(zhǔn)調(diào)控仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，Yan 等人[29]通過(guò)調(diào)整木質(zhì)素羥基含量來(lái)調(diào)整pH 響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠的性能（圖3）。結(jié)果表明，隨著木質(zhì)素羥基含量的增加，水凝膠變得更加緊湊、光滑，在不同pH 值（0、3、5、9、11 和13）下更容易彎曲。盡管響應(yīng)時(shí)間調(diào)控等諸多問(wèn)題仍有待解決，但該工作進(jìn)一步推動(dòng)pH 敏感機(jī)制的研究進(jìn)程，同時(shí)也使得pH 響應(yīng)型木質(zhì)素基智能材料迎來(lái)了蓬勃發(fā)展期。

圖3 L-HGs在不同pH值溶液中浸泡2 min后的彎曲行為[29]Fig.3 Bending behavior of L-HGs after soaking in different pH value solutions for 2 min[29]

2.2.2 氧化還原響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠

木質(zhì)素是一類含有豐富活性基團(tuán)的高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)上的—OH 可轉(zhuǎn)化為醌/對(duì)苯二酚（Q/QH2），這使其具有氧化還原活性。Li等人[30]采用一步水熱法制備了一種具有氧化還原響應(yīng)特性的功能化石墨烯水凝膠（LS-GH）。結(jié)果表明，因Q/QH2氧化還原電荷轉(zhuǎn)移的發(fā)生，LS-GH的電荷存儲(chǔ)容量得到顯著提高。該工作不僅擴(kuò)展了生物質(zhì)廢物中木質(zhì)素的高價(jià)值利用，還使木質(zhì)素基響應(yīng)水凝膠成為一種新興的氧化還原活性材料。

2.3 多重信號(hào)響應(yīng)

智能水凝膠在許多情況下，通常會(huì)面對(duì)多種環(huán)境刺激，目前研究最多的是pH 值/溫度雙響應(yīng)水凝膠。Jin 等人[31]通過(guò)NIPAAm、衣康酸和甲基丙烯酸木質(zhì)素磺酸鹽的共聚，制備了具有pH 值/溫度雙響應(yīng)特性的水凝膠，其溶脹行為可以通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H 值和溫度來(lái)控制。Sun 等人[32]以木質(zhì)素基碳點(diǎn)、NIPAAm 和聚乙烯醇為主要原料，通過(guò)自由基聚合快速合成pH值/溫度雙響應(yīng)的熒光水凝膠。Parvathy 等人[33]采用自由基聚合技術(shù)，通過(guò)NIPAAm、丙烯酸和不同用量的甲基丙烯酸木質(zhì)素（LMA）作為交聯(lián)劑共聚，制備了pH 值/溫度雙響應(yīng)的木質(zhì)素接枝水凝膠。木質(zhì)素的加入可以顯著提高水凝膠的機(jī)械性能，而與不含木質(zhì)素的樣品相比，所有LMA 接枝水凝膠均表現(xiàn)出溫度響應(yīng)行為和pH 依賴性溶脹敏感性，在生物支架醫(yī)用材料和傷口愈合輔料等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有很大潛力。

Liu 等人[34]以木質(zhì)素和丙烯酰胺為原料，通過(guò)自由基聚合設(shè)計(jì)合成了具有pH/磁性雙響應(yīng)木質(zhì)素基水凝膠，在聚合物中形成的磁性顆粒（四氧化三鐵）賦予水凝膠磁性。Qu 等人[35]通過(guò)超聲輔助合成方法，制備了一種木質(zhì)素增強(qiáng)的熱響應(yīng)聚離子液體水凝膠。結(jié)果表明，該水凝膠可以感知應(yīng)變、壓力和溫度的多重刺激，為手寫(xiě)加密、電子皮膚、人機(jī)界面和遠(yuǎn)程醫(yī)療保健等領(lǐng)域展現(xiàn)了新的應(yīng)用前景。

3 木質(zhì)素基響應(yīng)水凝膠的應(yīng)用

水凝膠的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中含有大量的水，具有離子導(dǎo)電性、拉伸性、柔軟性、生物相容性等特點(diǎn)[36]，而環(huán)境響應(yīng)性水凝膠為制造可定制的“智能”功能材料提供了可能性，使其在傳感器、精細(xì)化學(xué)品分級(jí)純化、吸附劑、抗菌劑和抗菌材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 柔性傳感器

傳感器是一種集成設(shè)備，它能夠有效地傳遞外界刺激[37]，基于水凝膠的壓阻傳感器在智能和電子設(shè)備等許多革命性應(yīng)用中具有很高的實(shí)用價(jià)值。與常用的水凝膠傳感器相比，木質(zhì)素基響應(yīng)水凝膠傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)。首先，木質(zhì)素的直接應(yīng)用不僅降低了水凝膠的成本，而且減少了木質(zhì)素資源的浪費(fèi)；其次，木質(zhì)素中生成了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的半醌自由基，提供了強(qiáng)大的犧牲氫鍵，可促進(jìn)電子在基體中的傳遞，提高傳感器的導(dǎo)電穩(wěn)定性。

Han 等人[38]以工業(yè)木質(zhì)素為原料，制備了木質(zhì)素銀納米粒子，并通過(guò)與乙二醇二縮水甘油醚交聯(lián)得到水凝膠（LANP），之后組裝了一種LANP 傳感器，其在壓力和pH 監(jiān)測(cè)中顯示出良好的應(yīng)用。Han 等人[39]以堿性木質(zhì)素為有機(jī)成分，銀納米顆粒為無(wú)機(jī)成分，制備了一種水凝膠基壓力傳感器（圖4），結(jié)果表明，所有水凝膠樣品均具有壓力敏感性。Qu 等人[35]將木質(zhì)素基熱響應(yīng)聚離子液體水凝膠制備成無(wú)線應(yīng)變傳感器，使該傳感器可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)人體的各種動(dòng)作，將其組裝成柔性觸控面板可實(shí)現(xiàn)智能輸入。Yan 等人[40]通過(guò)在纖維素纖維、木質(zhì)素、聚丙烯酰胺鏈和鐵離子之間形成動(dòng)態(tài)結(jié)合，組裝了具有各向異性機(jī)械性能的全木材堅(jiān)韌水凝膠，該水凝膠顯示明顯的壓力敏感性，在壓縮傳感方面具有巨大的潛力。

圖4 水凝膠的壓力敏感性實(shí)驗(yàn)[39]Fig.4 Pressure sensitivity test of hydrogel[39]

3.2 精細(xì)化學(xué)品分級(jí)純化

木質(zhì)素是自然界中主要的芳香族聚合物，具有結(jié)構(gòu)完整性。然而，由于木質(zhì)素復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和相對(duì)分子質(zhì)量的不均一性，導(dǎo)致其基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的探索進(jìn)展緩慢。木質(zhì)素的均質(zhì)化不僅可以促進(jìn)木質(zhì)素理論研究的發(fā)展，還可以促進(jìn)其商品化和高值化應(yīng)用。

LYU 等人[41]通過(guò)簡(jiǎn)單的交聯(lián)反應(yīng)制備了一種pH響應(yīng)Lig-gel。Lig-gel 在不同pH 環(huán)境下具有可控的孔徑和吸水性，可以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素的高效、快速分離（圖5）。Lig-gel 在木質(zhì)素的堿性溶液中被吸收后，未吸收部分可以通過(guò)酸沉淀來(lái)收集，同時(shí)，吸收部分被Lig-gel的收縮孔保持并釋放到新鮮的堿性溶液中，吸收部分具有更高和更均勻的分子質(zhì)量。這一策略為開(kāi)發(fā)pH 響應(yīng)性水凝膠和木質(zhì)素增值找到了一條新的綠色和智能途徑。

圖5 Lig-gel的微觀孔隙結(jié)構(gòu)[41]Fig.5 Microscopic pore structure of Lig-gel[41]

3.3 高選擇性吸附劑

水污染已成為現(xiàn)在最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，生物質(zhì)吸附法作為一種有效且低成本的方法，以其生物相容性和生態(tài)友好性在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域已有較多的研究。在正常情況下，水凝膠需具有響應(yīng)性才能實(shí)現(xiàn)有效吸附。Meng等人[42]以二乙烯三胺為原料制備化學(xué)改性木質(zhì)素，之后與四氧化三鐵共混設(shè)計(jì)了一種木質(zhì)素磁性水凝膠微球，能被用作吸附劑處理有機(jī)和無(wú)機(jī)污染，通過(guò)磁選回收，從酸性條件下再生。該方法解決了吸附過(guò)程中存在的3個(gè)問(wèn)題：吸附劑的原料、性能和分離方法，為木質(zhì)素的高附加值利用提供了途徑。

3.4 柔性超級(jí)電容器

柔性超級(jí)電容器具有功率密度高、超長(zhǎng)循環(huán)壽命和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[43]，是柔性/可穿戴電子產(chǎn)品中儲(chǔ)能設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)候選者。Li等人[30]以LS-GH 為基礎(chǔ)制備了一種新型的無(wú)金屬柔性超級(jí)電容器（圖6）。將木質(zhì)素加入到導(dǎo)電電極中，其結(jié)構(gòu)中的Q/QH2在充/放電過(guò)程中可發(fā)生氧化還原反應(yīng)（QH2?Q+2e-+2H+），實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移，使LS-GH 超級(jí)電容器具有高比性能和非凡的機(jī)械靈活性。Peng等人[44]以木質(zhì)素基壓敏水凝膠作為電極，纖維素水凝膠為電解質(zhì)，首次提出并實(shí)現(xiàn)了生物基柔性固態(tài)超級(jí)電容器（FSC），其中木質(zhì)素的Q/QH2結(jié)構(gòu)使FSC 顯示出高比電容、優(yōu)異的倍率能力、較高的能量密度和出色的電化學(xué)穩(wěn)定性，為可穿戴電子設(shè)備儲(chǔ)能裝置的開(kāi)發(fā)鋪平了新的道路。

圖6 Q/QH2結(jié)構(gòu)在充放電過(guò)程中的氧化還原轉(zhuǎn)移機(jī)制（a），LS-GH的O 1s峰的高分辨率XPS光譜(b)(c)[30]Fig.6 Redox transfer mechanism of Q/QH2 structure during charge and discharge process(a)，high resolution XPS spectra of O 1s peak of LS-GH(b)(c)[30]

3.5 納米抗菌材料

木質(zhì)素還具有抗菌活性，可用于制造可持續(xù)的響應(yīng)性抗菌材料[45]。Chandna 等人[46]首先在木質(zhì)素-金屬和木質(zhì)素-雙金屬納米配合物表面摻入孟加拉玫瑰，合成光敏劑納米偶聯(lián)物，然后將其加入聚丙烯酸水凝膠，得到了一種pH 觸發(fā)緩釋電位的抗菌光動(dòng)力水凝膠。結(jié)果表明，該水凝膠實(shí)現(xiàn)了pH 觸發(fā)的高效可控釋放，在pH 值為7.4 和9.1 的條件下，納米偶聯(lián)物緩慢釋放，累積釋放量分別約為10%和30%，與pH 值較高的水凝膠相比，在pH值為5.5時(shí)，納米偶聯(lián)物的釋放速度更快，累積釋放量達(dá)到95%。這種生物相容性pH 響應(yīng)光動(dòng)力抗菌水凝膠可應(yīng)用于通過(guò)構(gòu)建傷口敷料來(lái)控制藥物傳遞，以及開(kāi)發(fā)抗真菌、抗菌或抗病毒納米涂層。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

木質(zhì)素含有豐富的酚羥基，可通過(guò)化學(xué)改性賦予木質(zhì)素氨基、羧基、雙鍵等基團(tuán)，從而使得木質(zhì)素及衍生物可采用更多的交聯(lián)方式構(gòu)建水凝膠。近年來(lái)木質(zhì)素基水凝膠的報(bào)道很多，但是環(huán)境響應(yīng)智能水凝膠種類還較少。因此，除了拓展響應(yīng)種類，雙重、多重環(huán)境響應(yīng)性木質(zhì)素水凝膠的設(shè)計(jì)也需要更多的關(guān)注。木質(zhì)素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠材料的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)構(gòu)筑是未來(lái)的研究熱點(diǎn)，如發(fā)明木質(zhì)素衍生化新方法，提高木質(zhì)素改性效率，提升木質(zhì)素水凝膠環(huán)境響應(yīng)速度和靈敏度。

在實(shí)際應(yīng)用層面，木質(zhì)素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠作為傳感器材料在組織工程、醫(yī)用材料等領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大，但相關(guān)報(bào)道主要還處于實(shí)驗(yàn)室初步研究階段，尚沒(méi)有木質(zhì)素基傳感器材料的工業(yè)化生產(chǎn)，這一方面還有很多實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題急需解決。

木質(zhì)素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠具備木質(zhì)素綠色、可再生和環(huán)境響應(yīng)多功能性等諸多優(yōu)勢(shì)，未來(lái)將在醫(yī)用材料、組織工程、智能物聯(lián)等領(lǐng)域有著巨大發(fā)展?jié)摿?。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)一段時(shí)間，木質(zhì)素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠一定會(huì)在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究取得可喜的進(jìn)展。