最近，在制备高强度和坚韧的聚合物水凝胶方面出现了一些挑战和伴随的缺点。木材科学的见解强调了木质素和结晶纤维素相互交织的分子结构对木材强度的作用。

在此，安徽农业大学Zhongkai Wang，Qinhua Wang将预拉伸的聚乙烯醇(PVA)聚合物水凝胶浸入纳米级木质素磺酸钠(LS)（一种水溶性阴离子聚电解质）溶液中，以创造性地在水凝胶中以分子尺度重建这种类似的结构。

文章要点

1）纳米级LS有效地固定和捆绑了预拉伸的PVA聚合物，同时诱导聚合物基质内形成致密的结晶域。

2）结晶PVA和LS的交织结构使复合水凝胶具有良好的强度，其拉伸强度高达∼23 MPa，断裂应变约为350%，杨氏模量约为∼17MPa，韧性约为47 MJ/m3，断裂能约为42 kJ/m2。这种水凝胶的性能远远优于之前直接由木质素和PVA组成的水凝胶（拉伸强度<1.5MPa）。此外，复合水凝胶还表现出优异的防冻性能（<−80°C）。

3）值得注意的是，LS辅助重建技术为PVA水凝胶形状的二次固定和水凝胶组件的高强度焊接提供了机会。这项工作介绍了一种高值利用纸浆生产绿色副产品LS的方法。LS的深刻仿生策略将应用于多功能水凝胶领域。

参考文献

Xiaofeng Pan, et al, Nanolignin-Facilitated Robust Hydrogels, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c04078

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04078