木材因其易于加工、强度重量比高、可再生、环保的特性，在建筑、家具和室内装饰领域得到了广泛应用。然而，其固有的多孔结构和营养养分为霉菌生长提供了理想的基质，这可能会直接导致木材出现损坏、性能下降，甚至使人感染，进而严重损害其使用性能和经济价值。因此，迫切需要开发高效的防霉技术对于保证木材的使用寿命和森林资源的可持续性至关重要。
大量的研究和产业界已经探索出了多种防霉策略，包括杀菌处理、物理屏障以及协同方法。传统的杀菌方法主要依赖于化学杀菌剂及其与真菌细胞成分的相互作用。例如，阳离子杀菌剂（如季铵盐和唑类）通过非特异性结合破坏细胞壁，而有机碘、异噻唑啉酮和苯并咪唑会导致细胞内蛋白质变性。然而，这些有效的有机杀菌剂存在高毒性、快速浸出、较差的紫外线稳定性以及抗微生物药物耐药性等局限性。无机纳米材料因其高表面活性、大比表面积、强吸附能力和与微生物细胞丰富的相互作用位点而成为有前景的替代品。其中，银纳米粒子（AgNPs）展现出强大的抗菌活性，具有光谱效应、良好的光独立稳定性和低诱导抗性，并通过在木材细胞壁内有效锚定，解决传统杀菌剂的浸出和耐久性问题，这使它们成为高效抗真菌研究的重点。然而，由于其尺寸小于100nm和降解性有限，在通过降雨或凝结进行环境分散和积累后，它们的商业应用仍受到巨大生态风险的限制。
物理屏障是另一种关键策略，它通过物理或化学方式阻止霉菌孢子与木材基材的接触，或者中断真菌生长所需的水分供应。常见的方法包括使用溶剂型树脂、石蜡、桐油或虫胶清漆进行表面涂层，疏水改性，表面乙酰化，填充N-羟甲基树脂以及热处理。尽管这些处理可以延缓霉菌定殖，但它们的实际应用受到抗真菌保护不完全、耐候性差以及溶剂型树脂相关环境问题的限制。
最近的研究已经转向将杀菌处理与物理屏障相结合的协同策略。一个有前景的方向是将抗真菌剂掺入涂层基质中，以创建具有物理屏蔽和杀菌活性的多功能复合系统，这通过表面结构设计进一步提高木材的防霉性能，从而引起了广泛关注。受生物启发的超疏水表面，具有微纳米粗糙度，可以有效阻止初始真菌附着，并展现出良好的防霉潜力。因此，人们已经开发出多种制备方法来构建具有防霉性能的超疏水木材界面，例如在杉木上进行原子转移自由基聚合，在松木和杨木上进行单原子层沉积，以及在杨木表面原位溶胶-凝胶合成薄膜。然而，这些方法通常涉及复杂的多步骤工艺，并且缺乏全面的抗真菌机制，这可能限制了它们的大规模应用。
近期，山东农业大学李永峰/董晓英团队采用一步浸渍法，在木材表面成功制备了一种坚固的防霉超疏水涂层。
首先使用银纳米颗粒（AgNPs）、氧化硅纳米颗粒（SiO2NPs）、氟树脂（SF）合成AgSiO2-SF超疏水乳液，然后将杨木浸入乳液中，获得AgSiO2−SF木材。
所制得的涂层通过协同的“排斥-阻断-杀灭”机制表现出优异的防霉性能，对黑曲霉（A. niger）、橘青霉（P. citrinum）和绿色木霉（T. viride）三种最具破坏性霉菌的生长评级均低于1级，防霉率分别比仅使用防水剂或杀菌剂的涂层高出25%和50%以上，同时将Ag的释放量从34.74%降低到1.94%，进一步促进了环保防水和纳米抗菌成分的使用。
本研究验证了构建高性能、防霉超疏水性木材表面的可行性，为推进木材工业的绿色可持续发展提供了参考。
AgSiO2−SF木材的抗粘附作用。(a)超疏水性，(b)水接触角，(c)除尘性能，(d)孢子去除性能，(e)耐污性，(f)蛋白质吸附，(g)对黑曲霉的防霉率。
AgSiO2−SF木材的防霉性能。(a,b)在100%相对湿度下，28天内黑曲霉的生长情况及其防霉率；(c) 黑曲霉生长28天后的SEM-EDX图像；(d) 霉菌生长与其他纳米粒子基防水材料的比较；(e)改性木材防霉机制示意图。
相关研究成果以“Superhydrophobic Coating Containing Silver and Silica Nanoparticles for Mold-Resistant Wood Surfaces”为标题发表在《ACS Applied Nano Materials》上。
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