胶黏剂是现代制造业的“看不见的骨架”：胶合板、刨花板等人造板工业长期依赖以脲醛/酚醛树脂为代表的石油基甲醛胶黏剂体系。据行业统计口径，全球此类甲醛系胶黏剂年消耗量在亿级吨规模，在生产与使用环节持续释放挥发性有机物（VOCs）与甲醛，带来突出的环境与健康隐患。以大豆蛋白、木质素等可再生资源为来源的生物质胶黏剂被视为重要替代路线，但其产业化长期受限于两大痛点：力学强度/耐水性与绿色可持续性难以兼得——传统“加法”思路（化学改性、外加交联剂、纳米填料等）往往重新引入合成助剂，牺牲了“全生物基、闭环无毒”的可持续初衷。

北大深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队围绕界面稳定性与“粘结-力学-输运”耦合问题已形成一条较为清晰的研究脉络，其核心方法论可概括为：把粘结剂当作界面工程问题来设计——抓住分子/离子相互作用、能量场调控与多尺度结构演化3条主线。

近两年，团队在锂离子电池高容量硅负极方向，提出基于多齿配位化学的导电粘结剂设计策略（J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 7919—7930），在碳纳米管表面接枝导电聚芴，设计在制备新型导电粘结剂（PCNT）(Energy Storage Materials 78, 2025, 104255)，采用原位硫醇烯点击反应来制备弹性电子/锂离子导电聚合物网络（Matter, 2025, 8101952)；面向钠电生物质基硬碳的“本征缺陷/杂质导致失效”问题，发展了功能导向型复合粘结剂（LA/PEO）（Small. 2025, 21, 2500532）；面向高电压锂电正极材料，提出了热脉冲烧结（TPS）技术用于改良传统的羧甲基纤维素钠（CMC）粘结剂（Angew. 2025, e202423796）。

这些工作的共同点在于：团队不断回到粘结界面发掘材料基因，从结构基元到功能结构基元的思路解构材料，发展这些高性能粘结剂。这一认知框架，后来成为其跨入非电池生物质结构胶黏剂时的关键思维桥梁。

近日，潘锋/楼子瑞团队在《细胞》（Cell） 旗下物理科学旗舰期刊《细胞报告-物理科学》（Cell Reports Physical Science）上发表了题为“Thermal-mechanical triphasic assembly enables ultra-strong soy protein adhesives via biomass welding”的研究论文（2026, 7, 103216, Open Access, DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103216）。

传统大豆蛋白胶的思路多是往体系里加改性剂、交联剂、纳米增强相等；该研究反其道而行之——只使用大豆分离蛋白（SPI）与去离子水调配成凝胶态前驱体，不再引入任何合成改性剂；真正的“加法”不在配方，而在热—力参数空间的精细寻优与机理理解：系统考察热压温度、压力、时间与水分的耦合效应，找到最优窗口：160 °C/1.5MPa/8min。在标准胶合板剪切测试下，所得胶合板达到约15.46MPa的剪切强度，较传统大豆蛋白胶提升约一个量级，并在相同制备流程下超越经典酚醛树脂（PF）胶黏剂的对照水平，是目前文献报道中大豆蛋白基类胶黏剂的领先水平之一。

工艺优化与胶合板机械性能突破

团队提出“热机械调控三相组装”的界面融合图景，类比冶金焊接过程：Phase1（≈150°C）：木质素塑性流动/液化充当“焊料”，在压力下渗透、浸润并填补SPI与木材表面的微观空隙；Phase2：纤维素微纤的结构重排/自交联形成承重骨架（类似焊缝区的承载网络）；Phase3（≈160°C）：共价锁定——热-力激活下，SPI暴露的官能团与木材组分之间形成C–N/C–O等共价键式连接，使“胶层-木材”从弱物理附着升级为更强的化学一体化界面。Micro-CT三维重建也直观支撑：高强度样品对应的胶层致密、孔隙极少（低孔隙率可类比“无缺陷焊缝”），而低强度窗口样品胶层则呈现更高孔隙率与不规则形貌。

焊接启发的热机调控三相自组装仿生粘接机制

此外，胶合板环保要求可达ENF级（目前国内最严档之一）要求，无甲醛释放；24h水浸后仍保持4MPa左右剪切强度；在更长周期湿热与潜在微生物暴露测试中强度未崩塌；室内存放一年干态强度基本不衰减；团队用极小粘接面积（约3cm2）的样件在雨天完成了吊起70kg成人以及拖动约两吨车辆的现场演示。

这项工作的方法论转折在于：把生物质粘接从“配方学”拽向“界面能/相变/共价键耦合的物理场调控”——不靠加化学改性剂来堆性能，而靠精确控制温度-压力-水分这3项工艺自由度，激活木材自身木质素/纤维素与大豆蛋白之间的协同反应通道，实现类似焊接的界面冶金化。

据编辑部信息，该论文被Cell Press期刊编辑部遴选为Featured Content。该栏目旨在收录当期刊发中具有创新性、广泛影响力和公众关注度的研究成果。同时，期刊科学编辑评价该工作为“迄今为止发表在该期刊上最佳的生物材料和仿生材料研究”。

该工作的第一作者为北京大学深圳研究生院新材料学院硕士研究生田启民，潘锋和课题组研究员楼子瑞博士是该研究工作的共同通讯作者。该工作得到了广东省新能源材料设计与计算重点实验室、深圳市新能源材料基因组制备和检测重点实验室等项目的支持。