随着木质素的化学结构和性质的奥秘逐渐被揭开，其作为开发具有环境友好、高性能和多功能特性的刺激响应材料的多功能平台而受到广泛关注。尽管已有大量的工作聚焦于木质素的高值化利用，但木质素的多种优异性质仍未被充分利用，相当大比例的木质素仍然被用于焚烧。

图3 木质素的广泛化学反应性

木质素材料的刺激响应性能主要通过两种途径实现：

  （1）由自然界灵感激发的木质素自身功能特性。木质素的固有功能包括pH、酶促、氧化还原、气体、光和温度响应性。随着木质素化学和材料技术的发展，越来越多的木质素材料被合理设计用于智能应用，其中木质素的作用对于实现高效性能至关重要。

  （2）通过化学反应由外部引入的功能特性。木质素的额外功能是通过刺激响应分子和聚合物的组合实现的，这些分子和聚合物通过化学功能化策略整合到木质素的主要结构中。

pH响应性能

图4 木质素作为刺激响应性纳米载体

酶响应

  一些氧化还原酶可氧化木质素分子中的酚羟基形成自由基，从而发生一系列自发的偶联和裂解反应，使木质素表现出酶响应性能。由于很多病原真菌可分离出木质素降解酶，因此研究人员利用该性能开发出木质素基农用控释杀菌剂。

光响应

  木质素的共轭结构通过π-π堆叠表现出较高效的光热转化性能，这使木质素有望成为一种极具应用前景的绿色生物基光热材料。研究人员已将碱木质素、硫酸盐木质素等作为填料，用于开发光刺激响应复合材料。

形状记忆材料

图6 木质素基应变传感器和形状记忆材料

  木质素作为纤维素工业的一种产量巨大、廉价、可再生的副产物，不仅具有生物相容性、抗紫外、抗菌、抗氧化等独特性能，而且拥有多种功能基团，可以通过化学改性制造出各种形式的先进材料。因此，木质素在材料科学理论研究和实际应用中均显示出了重要的意义。然而，目前木质素原料用量及应用范围有限，且开发高性能、高附加值木质素基材料仍存在挑战。本文提出如下观点：

  （1）木质素来源于植物，生物与化学方法结合，如利用酶引发自由基介导的木质素生物合成生产环保聚合物具有很大的前景。

  （2）基于木质素的刺激响应材料通常依赖于单一的环境刺激响应机制，木质素固有的响应特性与化学改性的结合将有助于开发先进响应智能材料。

  （3）预处理、分离过程虽然会很大程度上破坏木质素分子结构，但可能赋予木质素新的功能性。因此，创新发展提取技术、分子解析技术、胶体化学将助力工业木质素功能材料开发。

  （4）在木质素材料的设计、开发、生产中仍需强调可循环、可回收、绿色化、低能耗和工艺简化。

  总之，木质素材料尤其是响应材料这一前沿课题需要多学科领域的交叉合作。挖掘木质素的功能特性并实现材料性能转化，不仅可带动传统传统工业领域的转型升级，而且可以为先进材料的研发提供可持续、绿色原料平台。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.trechm.2023.12.001