微納米級“外衣”讓控釋肥料“變聰明”

　　仿造荷葉特有的超疏水微納米級凸起結構，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，使其養分控釋期提高1倍左右。近日，山東農業大學土肥資源高效利用國家工程實驗室楊越超教授團隊的這一成果，刊登在了國際期刊《美國化學學會納米材料》上。

　　利用價格低、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際趨勢。但這些原料含有的大量親水基團易吸水，制備的控釋肥料養分控釋性能差，難以滿足作物對養分的長效需求。

　　據了解，楊越超教授團隊使用豬油作為原料，首先對磁性微納米粒子進行超疏水改性，然后將磁性微納米粒子加入液態膜材中，在磁場中利用磁性微納米粒子與鐵質包膜機的相互磁力作用，通過肥料顆粒的不斷滾動，磁性微納米粒子自發移動到膜殼表面，有規律地進行排布，在膜材固化之后，形成表面具有微納米凸起結構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，其養分控釋期提高了1倍左右，實現與大田作物需肥期同步。通過同步輻射X射線相稱成像技術表明，水和超疏水生物基控釋肥料膜殼界面處存在一層空氣膜，液態水僅與膜殼表面的微納米級凸起頂部接觸（面積占比10.9%），空氣膜被嵌入到液態水下方（面積占比89.1%）。由于“空氣外衣”的存在，液態水不能直接浸潤超疏水生物基控釋肥料膜殼，只能以水蒸氣擴散的方式緩慢進入肥料，極大提高了該類超疏水生物基控釋肥料的養分控釋特性。