近日，环境学部王振教授团队以“Synthesis of Mimicking Plant Cell Wall-Like Anti-Swelling Hydrogels Based on a “Bottom-Up” Strategy and Their Application in Osmotic Energy Harvesting”为题在材料科学领域国际顶尖期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一区，TOP期刊，影响因子18.5）上发表了最新成果。齐鲁工业大学（山东省科学院）环境工程专业2023级研究生张卓文为第一作者，王振教授和复旦大学研究生王心睿为共同通讯作者。

能源转型背景下，渗透能技术以其环境适应性与高效能量转化特性成为当前清洁能源研究的前沿，其中反向电渗析（RED）的核心突破点在于离子选择性膜的性能优化与实际应用。三维网络聚电解质水凝胶通过带电单体构建的多孔架构，兼具高离子选择性与低成本优势。但该材料存在过度亲水引发膨胀形变等问题，导致机械/电化学性能衰退，影响其长期收集渗透能的工程可行性。进一步简化制备工艺并强化环境适应性，将成为该材料产业化应用的关键突破方向。

图 1  CMC-pAA-DLS凝胶网络结构模型

图 2  CMC-pAA-DLS凝胶中的离子输运调控

为了解决这一问题，王振教授团队从植物细胞壁仿生结构角度出发，通过“自下而上”的策略将高活性木质素磺酸钠（DLS）与羧甲基纤维素（CMC）组合形成具有类植物细胞壁结构的水凝胶。CMC-pAA-DLS凝胶不仅通过对环境友好的植物质材料模拟出的植物细胞壁结构来使其在工作环境中长时间保持稳定使其溶胀率仅有0.385，而且实现了10.10W·m^-2的渗透能输出功率密度(远高于5 W·m^-2的商业应用标准)以及有着高达99.10%的离子选择性。CMC-pAA-DLS凝胶于渗透能收集领域展现出较高的性能优势，在实际应用场景中更是有着巨大的潜力在促进绿色材料的高效运用方面，为相关研究开辟了新的路径，提供了更为广阔的思考方向。

原文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.202502946

作者：王振  编辑：马欣  审核：崔灏