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高分子材料再獲新突破 新型水凝膠解決農(nóng)業(yè)痛點
2024年08月27日 17:18:23
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：5543
水凝膠是一種以水為以水為分散介質(zhì)的凝膠，其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠吸收并保留大量的水分，在水中溶脹而不溶解，因此具備了優(yōu)異的保水性能。而這種保水性能也使其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域被廣闊的應(yīng)用。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】水凝膠是一種以水為以水為分散介質(zhì)的凝膠，其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠吸收并保留大量的水分，在水中溶脹而不溶解，因此具備了優(yōu)異的保水性能。而這種保水性能也使其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域被廣闊的應(yīng)用。
水凝膠的高吸水性使其能夠有效提高土壤的保水能力，減少水分的蒸發(fā)和流失，對干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。例如，在土壤中添加水凝膠后，可以在作物根部形成一個小型的水庫，為作物提供持續(xù)的水分供應(yīng)。在這一基礎(chǔ)上水凝膠還能改善土壤結(jié)構(gòu)，為作物提供精準(zhǔn)的水分管理為作物根系提供更適宜的生長環(huán)境。尤其是通過在體系中引入肥料，還可以促進農(nóng)作物的生長。
正因如此，近年來水凝膠在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域受到了高度的重視，相關(guān)技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展。但現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)水凝膠的使用同樣存在一些問題，并且嚴(yán)重的情況下，這種問題可能還會和農(nóng)業(yè)污染掛鉤。
簡單來說，傳統(tǒng)吸水水凝膠在使用過程中容易引發(fā)尿素等易溶性肥料的流失，減低肥料利用率。與此同時，不少水凝膠使用過程中還會產(chǎn)生微塑料等污染物，這些污染物可能對土壤和地下水造成潛在危害。而這些問題也成為了現(xiàn)階段限制水凝膠在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用進一步拓展的關(guān)鍵因素。
近日，海南大學(xué)針對這一問題實現(xiàn)了突破。該校材料科學(xué)與工程學(xué)院研究團隊重新設(shè)計了吸水水凝膠分子結(jié)構(gòu)，通過“同步化學(xué)負(fù)載”策略，開發(fā)了一種環(huán)境友好型多功能超吸水水凝膠。
研究團隊巧妙地利用尿素作為交聯(lián)劑，同時實現(xiàn)海藻酸鈉的交聯(lián)和氮化，驗證了水凝膠結(jié)構(gòu)中尿素“單交聯(lián)”和“雙交聯(lián)”兩種交聯(lián)模式的變化?；诖双@得的水凝膠含有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以為水的輸送提供毛細(xì)作用，使水凝膠具有優(yōu)異的吸水性能。與此同時它還具備良好的生物降解性，降解同時可以向土壤中緩慢釋放氮磷鉀，增強土壤肥力，有效促進農(nóng)作物生長。并且從根本上避免了微塑料的產(chǎn)生。
總的來說該水凝膠兼顧了可降解性、吸水保水性和肥料緩釋性能，同時還有效助力農(nóng)作物的生長發(fā)育和品質(zhì)提高，在土壤改良和農(nóng)林種植領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
目前，相關(guān)成果在天然高分子領(lǐng)域中國科學(xué)院一區(qū)Top期刊《Carbohydrate Polymers》(IF=11.2)上發(fā)表，題目為“An eco-friendly versatile superabsorbent hydrogel based on sodium alginate and urea for soil improvement with a synchronous chemical loading strategy”。想要深入了解的讀者可以自行查閱。
值得一提的是，該成果對于土壤荒漠化治理、干旱環(huán)境下農(nóng)業(yè)種植有重要的意義，相信隨著研究的進一步深入，能夠?qū)τ谖覈霓r(nóng)業(yè)發(fā)展起到幫助。
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