水凝胶是通过亲水性聚合物的物理或化学交联形成的三维网络材料。水凝胶的一个显著特点是能够吸收并保持大量水分，其吸水量可达自身重量的数百到数千倍，同时仍不溶于水介质[1]。根据交联机制的不同，水凝胶大致分为（i）物理交联水凝胶（如通过离子相互作用、氢键或疏水作用稳定的水凝胶）和（ii）化学交联水凝胶（通过自由基聚合、氧化偶联、酯化及胺基交联等方法形成的水凝胶）[2]，[3]。材料科学的最新进展扩展了水凝胶的功能，使其能够响应温度[4]、[5]、pH值[6]、自修复触发因素[7]以及导电性[8]，[9]，[10]。这些智能水凝胶在生物医学（例如药物输送、组织工程）、柔性电子[11]，[12]，[13]（例如传感器[14]、可穿戴设备[15]，[16]）、环境工程（例如废水处理、土壤修复）和油田开发（例如提高石油采收率、堵水）等领域得到广泛应用。
在油田开发的后期阶段，过量产水是一个主要挑战，产水量常常超过90%。为解决这一问题，通常会注入堵水剂以选择性密封高渗透性的水通道，从而提高石油采收效率[17]，[18]，[19]。堵水剂对于维持油田开采过程中的生产稳定性至关重要[20]。随着石油勘探和开采技术的进步，井深增加，导致储层温度和盐度升高[21]。基于水凝胶的堵水剂能有效减少水油混合，降低产水量并提高石油采收率。尽管传统的堵水材料（如聚丙烯酰胺（PAM）凝胶具有成本效益，但在高温（>80°C）和高盐度（盐浓度>5×10^4 mg/L）的储层条件下，它们容易发生聚合物链降解和网络坍塌，导致堵水效果不足[22]。高盐浓度还会导致水凝胶网络坍塌[23]，[24]，[25]，更重要的是，这些凝胶在形成应力下容易发生机械失效。因此，将耐高温和自修复性能结合到堵水凝胶中对于油田应用至关重要。例如，袁等人[26]，[27]开发了一种由天然明胶衍生的多功能大分子交联剂（GA），用于制备聚丙烯酰胺水凝胶。所得水凝胶表现出优异的机械强度、韧性和抗撕裂性。然而，由于GA的热敏感性，这些水凝胶在高温条件下会分解，在80°C下60小时后几乎完全降解。马等人[28]将可生物降解的普鲁兰和TEMPO氧化纤维素纳米纤维引入PAM水凝胶中，制备出一种在140°C盐水中能够保持108小时完整性的机械稳定且耐热的水凝胶。李等人[29]在纳米纤维素存在下，通过丙烯酰胺、丙烯酸和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的原位自由基共聚反应，结合铝离子与羧基之间的配位作用，合成了双交联纳米纤维素水凝胶。该水凝胶在储层条件下表现出出色的堵水性能。尽管这些水凝胶系统在堵水性能上有所改进，但许多报道的配方仍主要依赖于静态交联结构，这限制了它们在极端储层条件下的机械损伤恢复或长期应力下的适应性。相比之下，引入动态可逆相互作用是一种有效的策略，可以增强其耐用性和适应性。
自修复材料是一类新型智能材料，能够在外部力量作用下自主修复损伤，随着现代技术的进步，这类材料受到了越来越多的关注。它们延长材料耐用性和使用寿命的潜力在各个工业应用领域引起了广泛兴趣[30]，[31]。目前，自修复水凝胶通常被分为外在系统或内在系统。外在水凝胶含有嵌入的修复剂，这些修复剂在受损后释放并在催化剂存在下聚合以恢复完整性。虽然这种策略提供了较高的机械强度和稳定性，但修复通常仅限于一次发生。相比之下，内在自修复水凝胶依赖于集成在聚合物网络中的动态可逆相互作用（无论是共价键还是非共价键）。这些动态键使材料能够在外部刺激（如热或光）的作用下反复自我修复，从而延长材料的使用寿命。动态可逆键可以分为动态共价系统（如硼酸酯键、二硫化物键和Diels-Alder反应）和非共价系统（包括氢键、离子相互作用、π-π堆积和超分子力）。例如，卢等人[32]利用硼砂交联增强了水凝胶的机械性能，动态硼酸酯键和氢键赋予了出色的自我修复能力。崔等人[33]通过硫醇-Michael反应和甲基丙烯酸酯功能化制备了动态交联剂，并通过热聚合制备了自修复水凝胶。与非自修复对照水凝胶相比，自修复水凝胶在切割后的拉伸强度接近原始值的90%，显示出延长材料使用寿命的潜力。
木质素是造纸工业中木材水解产生的工业副产品[34]，[35]，[36]，是地球上最丰富的天然芳香族聚合物，年副产品产量达数千万吨[37]。作为一种天然多酚类生物聚合物，木质素具有三维结构并富含功能基团（如酚羟基和甲氧基），具有多种吸引人的特性，包括高碳含量、优异的热稳定性和pH依赖的溶解性[38]，[39]。这些基团通过氢键促进水凝胶网络的稳定性，并使其能够与硼砂等物质发生动态交联[40]。由于其高碳含量、热稳定性和溶解性的可调性，木质素是一种有前景的可再生替代化石基材料[41]，已被应用于涂料[42]、塑料[43]、表面活性剂[44]、粘合剂[45]、水凝胶[46]和泡沫[47]等领域。然而，其目前的利用主要局限于低价值产品，导致资源浪费和环境问题。研究表明，木质素可以调节水凝胶的凝胶化过程、交联密度和机械性能[48]，同时提高其热稳定性。将木质素引入功能性水凝胶中，为高价值利用和扩展应用带来了巨大潜力。黄等人[49]使用木质素作为增塑剂，合成了具有高延展性和热敏性的导电自修复水凝胶。木质素在水凝胶中的均匀分散提高了聚合物链的流动性，增强了粘弹性和延展性。单等人[50]使用海藻酸钠、木质素和表没食子儿茶素-3-没食子酸（EGCG）制备了自修复水凝胶，其中木质素中的儿茶酚单元与苯硼酸形成了动态硼酸酯键，赋予了水凝胶形状适应性和自修复性能。同样，曹等人[51]通过木质素磺酸与聚乙烯吡咯烷酮之间的非共价相互作用（氢键和疏水相互作用）制备了pH响应型自修复粘性水凝胶。总体而言，这些研究展示了木质素在自修复水凝胶领域的巨大潜力。然而，木质素在高温条件下的自修复性能研究仍较为有限。因此，开发能够在极端环境（如高温和高盐度）下自我修复的木质素基水凝胶至关重要。
在本研究中，首先使用木质素磺酸钠（S-Lignin）构建化学交联网络，以确保基本的网络完整性和热稳定性，随后在聚乙烯醇（PVA）、儿茶酚基团和硼砂之间引入动态可逆相互作用，赋予水凝胶自修复能力和环境适应性。这种设计策略通过结合永久性共价交联和动态键重构，直接解决了传统聚合物凝胶在高温高盐度储层条件下面临的关键挑战，从而在机械强度、自修复性能和长期结构稳定性方面实现了协同增强。所得水凝胶（SL-cPAM/PVA）在恶劣的热盐环境中表现出强大的自修复能力，凸显了其在复杂储层中用于高级堵水应用的潜力。
