近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所肥料及施肥技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊，針對聚氨酯包膜控釋肥料膜層疏水性不足導(dǎo)致養(yǎng)分控釋周期短等行業(yè)難題，成功開發(fā)出納米SiO?改性超疏水聚氨酯包膜控釋尿素。該肥料膜層水接觸角（WCA）最高達(dá)165.44°，控釋期最長可至61天，相關(guān)成果已發(fā)表于《ACS Omega》期刊（JCR Q1，影響因子4.3）。

包膜控釋肥料是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效施肥的關(guān)鍵載體，能調(diào)節(jié)養(yǎng)分釋放，實現(xiàn)與作物養(yǎng)分需求的動態(tài)匹配。在一次性施肥模式下，它既能減少氮素流失、保障作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，又能優(yōu)化農(nóng)田氮素管理、降低農(nóng)戶勞動投入，達(dá)成環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。不過，實際應(yīng)用中聚氨酯包膜肥料常存在膜層疏水性能差、控釋期偏短的問題，難以精準(zhǔn)適配作物全生育期的養(yǎng)分需求，限制了其推廣。因此，將納米技術(shù)與包膜控釋技術(shù)結(jié)合，延長控釋期、實現(xiàn)養(yǎng)分精準(zhǔn)釋放，成為當(dāng)前控釋肥料領(lǐng)域的核心突破方向。納米SiO?因來源廣、成本低，且化學(xué)穩(wěn)定性高、生物相容性好、毒性低，同時比表面積大、表面吸附與反應(yīng)活性強(qiáng)，成為提升包膜疏水性的理想改性材料。

本研究以不同粒徑SiO?為核心原料，先采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS），通過“先醇解、再縮合”兩步法接枝到SiO?表面，提升其分散性，制備出FAS-SiO?改性超疏水材料。隨后，系統(tǒng)研究表面涂布法、共混法、外層共混法三種工藝對膜層表面能、微觀形貌、粗糙度、水接觸角及控釋期的影響，發(fā)現(xiàn)表面涂布法能最大程度發(fā)揮FAS-SiO?的超疏水特性，顯著降低膜層表面能、構(gòu)建穩(wěn)定微/納超疏水結(jié)構(gòu)，膜層水接觸角達(dá)158.24°，且穩(wěn)定性良好，解決了納米涂層易脫落的技術(shù)難題。最后研究表明，不同粒徑FAS-SiO?對膜層性能和控釋期影響顯著，其中20 nm FAS-SiO?改性的聚氨酯包膜肥料綜合性能最優(yōu)，控釋期較普通聚氨酯包膜尿素延長21天。該成果為納米控釋肥料研發(fā)應(yīng)用提供理論支撐，也為包膜肥料產(chǎn)業(yè)升級、產(chǎn)品迭代提供技術(shù)保障，對推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色高效發(fā)展意義重大。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所碩士研究生趙森為論文第一作者，李娟研究員和楊相東研究員為共同通訊作者。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點實驗室、“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目（2024YFD1700102）、國家自然科學(xué)基金項目（32372819）及中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)所級統(tǒng)籌項目（1610132023005）等資助。

圖.納米SiO2改性聚氨酯超疏水聚氨酯包膜控釋肥料制備原理圖

原標(biāo)題：《【行業(yè)資訊】研究人員開發(fā)了一種納米SiO2改性超疏水聚氨酯包膜控釋尿素》

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