本报讯 近日,山东农业大学教授杨越超团队利用超疏水和自修复堵孔新技术,对现有控释肥料的生物基包膜进行改性,在攻克其控释性能差这一瓶颈上取得新突破。该成果发表于《美国化学学会应用材料与界面》。
传统的控释肥料膜材主要来源于石油化工产品,生产成本高。论文通讯作者杨越超介绍,近年来,研究人员制备了新型生物基控释膜材,其来源广泛、资源可再生、价格低廉,广受行业人员青睐。
然而,生物基膜材中含有大量亲水基团,易吸水;在水分进入和养分溶出膜壳的过程中,膜材上有些物质会随溶液一起溶出膜外,导致膜壳孔隙增大或破裂。
对此,杨越超团队用一步合成法研制了一种新型、易制备、经济环保的纳米月桂酸铜,具有超疏水性和超亲油性。其超疏水表面与水接触面有一层空气层存在,使水不能直接润湿膜材,只能以水分子的形式扩散进入膜内,从而减缓水分进入和养分溶出膜外的速率,使包膜内的养分释放周期增加近10 倍。
将纳米月桂酸铜材料喷涂在纸、金属、玻璃、无纺布等不同基材上,均可使其表面具有超疏水性,具有极高的分离效率和可重复使用性。该纳米材料还表现出良好的抗菌能力和长期稳定性,可应用于各种防水涂层、油水分离和抑制土传病害等。
研究表明,在控释肥养分释放过程中,纳米粒子负载的修复剂逐渐释放到膜材中,与膜材中的固化剂迅速反应固化形成凝胶,实现堵孔,从而实现生物基膜壳的自修复功能,大幅提升包膜控释肥料的控释性能。
(郭翠华)
相关论文信息:https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c06530
《中国科学报》 (2020-07-07 第3版 农业科技)