本书系统梳理有机硅烷改性木竹材、构筑超疏水功能表面的相关研究成果。围绕有机硅烷单体筛选、复配体系设计与涂层制备工艺等展开论述，深入剖析超疏水改性木竹材的表面化学结构及其对物理及力学性能的影响，揭示有机硅烷修饰木竹材的界面作用机理，为木竹材疏水功能化表面的创新开发提供理论支撑与科学依据。
本书作为木竹材科学与技术、生物质能源与材料的前沿基础研究，可供木材加工、木结构建筑、涂饰与涂料、制浆造纸等相关专业学者参考，亦可为相关行业的技术转型升级提供理论与技术指导。

第一章 绪论 1
1.1 材料表面的润湿性 2
1.2 自然界超疏水生物材料 3
1.2.1 分级结构 3
1.2.2 单一结构 6
1.3 超疏水表面的理论基础 6
1.3.1 静态接触角与Young’s方程 6
1.3.2 Wenzel与Cassie-Baxter理论模型 7
1.3.3 接触角滞后及滚动角 9
1.4 超疏水木竹材主要制备方法及研究进展 10
1.4.1 溶胶-凝胶法 11
1.4.2 水热法 12
1.4.3 化学气相沉积法 13
1.4.4 湿化学法 14
1.4.5 表面涂覆法 15
1.4.6 层层自组装法 16
1.4.7 等离子体技术 17
1.5 超疏水木竹材的功能性应用 18
1.5.1 自清洁 18
1.5.2 耐腐蚀 18
1.5.3 防覆冰 19
1.5.4 油水分离 19
1.5.5 导电 20
1.5.6 阻燃 20
1.5.7 抑菌 21
1.6 制备超疏水木竹材的瓶颈问题 21
参考文献 22

第二章 甲基三甲氧基硅烷浸渍协同气相沉积制备超疏水木材 27
2.1 制备方法及表征技术 29
2.2 性能分析与测试 32
2.2.1 润湿性 32
2.2.2 化学组成 35
2.2.3 表面微观形貌和表面自由能 38
2.2.4 吸水率及吸湿率 40
2.2.5 尺寸稳定性 42
2.2.6 耐磨性及化学耐久性 43
2.2.7 热重分析 46
2.2.8 抗压强度 47
2.2.9 抗污、抗黏附及自清洁性 48
参考文献 49

第三章 甲基三甲氧基硅烷与全氟癸基三甲氧基硅烷复配制备超疏水木材 53
3.1 制备方法及表征技术 54
3.2 性能分析与测试 57
3.2.1 润湿性 57
3.2.2 化学组成 59
3.2.3 表面微观形貌 63
3.2.4 吸水率及吸湿率 66
3.2.5 尺寸稳定性 68
3.2.6 抗污性 69
3.2.7 自清洁性 70
3.2.8 水面承载能力 71
3.2.9 机械稳定性及化学耐久性 72
3.2.10 力学性能 75
参考文献 76

第四章 不同链长的烷基三氯硅烷制备超疏水木材 79
4.1 制备方法及表征技术 81
4.2 性能分析与测试 82
4.2.1 润湿性 82
4.2.2 吸水率 83
4.2.3 表面微观形貌 84
4.2.4 化学组成 88
4.2.5 色差分析 93
参考文献 94

第五章 氟化硅溶胶喷涂制备超疏水木材 97
5.1 制备方法及表征技术 98
5.2 性能分析与测试 100
5.2.1 润湿性 100
5.2.2 表面微观形貌 102
5.2.3 化学组成 103
5.2.4 自清洁性 104
5.2.5 耐磨性及化学耐久性 105
5.2.6 耐候性 107
参考文献 108

第六章 甲基三氯硅烷与全氟癸基三甲氧基硅烷气相沉积制备超疏水/疏油木材 111
6.1 制备方法及表征技术 113
6.2 性能分析与测试 116
6.2.1 润湿性 116
6.2.2 吸水率、吸油率及吸湿率 118
6.2.3 表面微观形貌 119
6.2.4 化学组成 121
6.2.5 化学耐久性及耐磨性 123
参考文献 125

第七章 甲基三甲氧基硅烷浸渍协同甲基三氯硅烷液相沉积制备内外双层疏水木材 127
7.1 制备方法及表征技术 129
7.2 性能分析与测试 131
7.2.1 润湿性 131
7.2.2 表面微观形貌 133
7.2.3 化学组成 135
7.2.4 吸水率及吸湿率 138
7.2.5 耐磨性及化学耐久性 139
7.2.6 抗压强度 142
参考文献 142

第八章 甲基三甲氧基硅烷与聚乙烯醇复配加固制备超疏水古建筑木材 145
8.1 制备方法及表征技术 146
8.2 性能分析与测试 150
8.2.1 表面微观形貌 150
8.2.2 化学组成 152
8.2.3 润湿性 157
8.2.4 吸水率及吸湿率 158
8.2.5 尺寸稳定性 159
8.2.6 抗污及自清洁性 160
8.2.7 耐磨性及耐胶带剥离稳定性 161
8.2.8 热重分析 161
8.2.9 抗压强度 163
8.2.10 动态热机械性能 163
参考文献 164

第九章 全氟癸基三甲氧基硅烷与纳米SiO2复配液相沉积制备超疏水竹材 167
9.1 制备方法及表征技术 169
9.2 性能分析与测试 171
9.2.1 润湿性及表面自由能计算 171
9.2.2 表面微观形貌 172
9.2.3 化学组成 173
9.2.4 抗污及自清洁性 174
9.2.5 耐磨性、耐胶带剥离稳定性及耐酸碱性 175
9.2.6 耐候性及色差分析 177
参考文献 178

第十章 甲基三甲氧基硅烷碱性条件下水解制备超疏水竹材 181
10.1 制备方法及表征技术 183
10.2 性能分析与测试 186
10.2.1 润湿性 186
10.2.2 吸水率及吸湿率 188
10.2.3 化学结构、元素组成与化学环境 190
10.2.4 表面微观形貌 192
10.2.5 耐候性 193
10.2.6 耐磨性及化学耐久性 195
10.2.7 抗污和自清洁性 195
参考文献 197

2020年9月，中共中央国务院对“碳达峰”“碳中和”工作进行了系统的谋划和部署，我国将力争于2030年前CO2排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。党的二十大报告也再次明确了“积极稳妥推进碳达峰碳中和行动”。木竹材是一种天然的储碳材料，只要木竹材一直处于使用状态就会作为碳储存库而存在，因此如何提高木竹材的使用寿命以延长其储碳周期，对木竹材工业实现高质量发展、助力“双碳”战略具有重要意义。
影响木竹材使用寿命及性能的本质原因是木竹材固有的吸水和吸湿性。木竹材细胞壁组分中含有大量的羟基等亲水性基团，是木竹材具备吸湿性的主要原因；而木竹材本身具有丰富的多尺度孔隙结构（如导管、管胞、纹孔、细胞壁微孔、维管束等），这些微-纳米级的孔隙为木竹材对水分的机械性吸收创造了条件。因此，木竹材在实际使用中常发生干缩湿胀，引发翘曲、变形、开裂等尺寸不稳定缺陷，从而加速了木竹材的生物降解（真菌、细菌、昆虫）和光化学降解，严重影响了木竹材的应用范围、使用寿命及力学性能。
对木竹材进行超疏水功能化改良是隔离其与水分接触的有效途径，也是延长木竹材使用寿命、提高其尺寸稳定性的关键，同时赋予木竹材防水、防污和自清洁等优良特性。超疏水木竹材的制备方法通常是在木竹材表面引入无机纳米材料（SiO2、TiO2、ZnO等）或采用等离子体刻蚀法来构建精细的微-纳米级粗糙结构，然后再用低表面能的物质加以修饰。但在实际使用中这种精细的微-纳米级粗糙结构对外部环境的适应性差，受到摩擦、油污及灰尘的污染容易损坏，从而使其疏水性能不断下降，甚至丧失。因此如何提高超疏水木竹材表面微-纳米级粗糙结构的机械稳定性和耐久性仍然是亟待攻克的核心研究难题。本书选用具有高反应活性的烷基三氯硅烷、烷基三甲氧基硅烷为功能性单体，在不同条件下使其发生水解-缩聚反应，采用液相法、气相法及喷涂法等方法制备具有超疏水功能的木竹材，并对超疏水木竹材的化学结构、物理及力学性能进行了系统的分析和表征，阐明了有机硅烷对木竹材的改良机理，旨在为木竹材表面超疏水功能化技术体系的创新设计提供科学依据。
本书相关研究工作得到了国家自然科学基金（31760184、32360357）、云南省农业基础研究联合专项重点项目（202101BD070001-011）、云南省一流学科（林业工程）建设项目、高等学校学科创新引智计划（D21027）等资助，特表诚挚谢意。本书研究工作的顺利开展也得益于云南省木竹生物质材料重点实验室、国家生物质材料国际联合研究中心、林业生物质资源高效利用技术国家地方联合工程研究中心等提供的良好科研平台。
作者在撰写本书的过程中始终保持着谨慎认真的态度，由于自身水平有限，本书中难免存在一些不当之处，恳请广大读者与同行批评指正，不胜感激。

作者
2026年8月于昆明