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高分子材料再获新突破 新型水凝胶解决农业痛点
2024年08月27日 17:18:23
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：5463
水凝胶是一种以水为以水为分散介质的凝胶，其三维网络结构能够吸收并保留大量的水分，在水中溶胀而不溶解，因此具备了优异的保水性能。而这种保水性能也使其在农业领域被广阔的应用。
【化工仪器网 行业百态】水凝胶是一种以水为以水为分散介质的凝胶，其三维网络结构能够吸收并保留大量的水分，在水中溶胀而不溶解，因此具备了优异的保水性能。而这种保水性能也使其在农业领域被广阔的应用。
水凝胶的高吸水性使其能够有效提高土壤的保水能力，减少水分的蒸发和流失，对干旱地区的农业生产具有重要意义。例如，在土壤中添加水凝胶后，可以在作物根部形成一个小型的水库，为作物提供持续的水分供应。在这一基础上水凝胶还能改善土壤结构，为作物提供精准的水分管理为作物根系提供更适宜的生长环境。尤其是通过在体系中引入肥料，还可以促进农作物的生长。
正因如此，近年来水凝胶在农业种植领域受到了高度的重视，相关技术也在持续发展。但现阶段，农业水凝胶的使用同样存在一些问题，并且严重的情况下，这种问题可能还会和农业污染挂钩。
简单来说，传统吸水水凝胶在使用过程中容易引发尿素等易溶性肥料的流失，减低肥料利用率。与此同时，不少水凝胶使用过程中还会产生微塑料等污染物，这些污染物可能对土壤和地下水造成潜在危害。而这些问题也成为了现阶段限制水凝胶在农业领域应用进一步拓展的关键因素。
近日，海南大学针对这一问题实现了突破。该校材料科学与工程学院研究团队重新设计了吸水水凝胶分子结构，通过“同步化学负载”策略，开发了一种环境友好型多功能超吸水水凝胶。
研究团队巧妙地利用尿素作为交联剂，同时实现海藻酸钠的交联和氮化，验证了水凝胶结构中尿素“单交联”和“双交联”两种交联模式的变化。基于此获得的水凝胶含有丰富的孔隙结构，可以为水的输送提供毛细作用，使水凝胶具有优异的吸水性能。与此同时它还具备良好的生物降解性，降解同时可以向土壤中缓慢释放氮磷钾，增强土壤肥力，有效促进农作物生长。并且从根本上避免了微塑料的产生。
总的来说该水凝胶兼顾了可降解性、吸水保水性和肥料缓释性能，同时还有效助力农作物的生长发育和品质提高，在土壤改良和农林种植领域展现出了巨大的应用潜力。
目前，相关成果在天然高分子领域中国科学院一区Top期刊《Carbohydrate Polymers》(IF=11.2)上发表，题目为“An eco-friendly versatile superabsorbent hydrogel based on sodium alginate and urea for soil improvement with a synchronous chemical loading strategy”。想要深入了解的读者可以自行查阅。
值得一提的是，该成果对于土壤荒漠化治理、干旱环境下农业种植有重要的意义，相信随着研究的进一步深入，能够对于我国的农业发展起到帮助。
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