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高分子材料再獲新突破 新型水凝膠解決農業痛點
2024年08月27日 17:18:23
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：5518
水凝膠是一種以水為以水為分散介質的凝膠，其三維網絡結構能夠吸收并保留大量的水分，在水中溶脹而不溶解，因此具備了優異的保水性能。而這種保水性能也使其在農業領域被廣闊的應用。
【化工儀器網 行業百態】水凝膠是一種以水為以水為分散介質的凝膠，其三維網絡結構能夠吸收并保留大量的水分，在水中溶脹而不溶解，因此具備了優異的保水性能。而這種保水性能也使其在農業領域被廣闊的應用。
水凝膠的高吸水性使其能夠有效提高土壤的保水能力，減少水分的蒸發和流失，對干旱地區的農業生產具有重要意義。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，為作物提供持續的水分供應。在這一基礎上水凝膠還能改善土壤結構，為作物提供精準的水分管理為作物根系提供更適宜的生長環境。尤其是通過在體系中引入肥料，還可以促進農作物的生長。
正因如此，近年來水凝膠在農業種植領域受到了高度的重視，相關技術也在持續發展。但現階段，農業水凝膠的使用同樣存在一些問題，并且嚴重的情況下，這種問題可能還會和農業污染掛鉤。
簡單來說，傳統吸水水凝膠在使用過程中容易引發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階段限制水凝膠在農業領域應用進一步拓展的關鍵因素。
近日，海南大學針對這一問題實現了突破。該校材料科學與工程學院研究團隊重新設計了吸水水凝膠分子結構，通過“同步化學負載”策略，開發了一種環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劑，同時實現海藻酸鈉的交聯和氮化，驗證了水凝膠結構中尿素“單交聯”和“雙交聯”兩種交聯模式的變化。基于此獲得的水凝膠含有豐富的孔隙結構，可以為水的輸送提供毛細作用，使水凝膠具有優異的吸水性能。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，有效促進農作物生長。并且從根本上避免了微塑料的產生。
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，同時還有效助力農作物的生長發育和品質提高，在土壤改良和農林種植領域展現出了巨大的應用潛力。
目前，相關成果在天然高分子領域中國科學院一區Top期刊《Carbohydrate Polymers》(IF=11.2)上發表，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、干旱環境下農業種植有重要的意義，相信隨著研究的進一步深入，能夠對于我國的農業發展起到幫助。
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