微納米級(jí)“外衣”讓控釋肥料“變聰明”
仿造荷葉特有的超疏水微納米級(jí)凸起結(jié)構(gòu)，利用磁性自組裝方法制備包覆“空氣外衣”的超疏水生物基控釋肥料，使其養(yǎng)分控釋期提高1倍左右。近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室楊越超教授團(tuán)隊(duì)的這一成果，刊登在了國(guó)際期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米材料》上。
利用價(jià)格低、可再生的天然生物基原料（如作物秸稈、植物淀粉等）制備生物基包膜控釋肥料已成國(guó)際趨勢(shì)。但這些原料含有的大量親水基團(tuán)易吸水，制備的控釋肥料養(yǎng)分控釋性能差，難以滿足作物對(duì)養(yǎng)分的長(zhǎng)效需求。
據(jù)了解，楊越超教授團(tuán)隊(duì)使用豬油作為原料，首先對(duì)磁性微納米粒子進(jìn)行超疏水改性，然后將磁性微納米粒子加入液態(tài)膜材中，在磁場(chǎng)中利用磁性微納米粒子與鐵質(zhì)包膜機(jī)的相互磁力作用，通過(guò)肥料顆粒的不斷滾動(dòng)，磁性微納米粒子自發(fā)移動(dòng)到膜殼表面，有規(guī)律地進(jìn)行排布，在膜材固化之后，形成表面具有微納米凸起結(jié)構(gòu)的超疏水生物基控釋肥料。
研究表明，相比未改性的生物基控釋肥料，磁性自組裝型超疏水生物基控釋肥料，其養(yǎng)分控釋期提高了1倍左右，實(shí)現(xiàn)與大田作物需肥期同步。通過(guò)同步輻射X射線相稱成像技術(shù)表明，水和超疏水生物基控釋肥料膜殼界面處存在一層空氣膜，液態(tài)水僅與膜殼表面的微納米級(jí)凸起頂部接觸（面積占比10.9%），空氣膜被嵌入到液態(tài)水下方（面積占比89.1%）。由于“空氣外衣”的存在，液態(tài)水不能直接浸潤(rùn)超疏水生物基控釋肥料膜殼，只能以水蒸氣擴(kuò)散的方式緩慢進(jìn)入肥料，極大提高了該類超疏水生物基控釋肥料的養(yǎng)分控釋特性。
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