本文转自:科技日报?水珠在超疏水土表面的效果图。|神奇乳液“聚土成路” 生态土路可直接复垦还田
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水珠在超疏水土表面的效果图 。
洪恒飞科技日报采访人员江耘
平平无奇的土路 , 连接着山水草木 , 往往能唤起人们亲近自然的天性 。 但雨后土路坑坑洼洼、泥泞遍布的景象 , 足以将人劝退 。
超疏水材料 , 对水具有排斥性 , 普遍具有微纳米复合结构和低表面能的化学物质 。 其中 , 出淤泥而不染的荷叶 , 尤其为人所熟悉 。
“应用仿生荷叶原理 , 我们研发出了环保型纳米超疏水新材料 。 ”疏科纳米疏水科技(嘉兴)有限公司董事长宋永生博士介绍说 , 通过将荷叶的疏水特性“移植”到土壤中 , 可以解决土路下雨成泥的难题 , 又能复垦还田 。
8月27日 , 在浙江省嘉兴市的平湖人才之家 , 该成果通过了由浙江大学童菊儿研究员担任专家委员会主任 , 交通运输部公路科学研究院、浙江省生态与环境修复技术协会、北京林业大学等单位专家组成的鉴定委员会鉴定 。
与会专家普遍认为 , 这一新材料技术及其产品值得在国土空间综合整治、生态修复、现代农业开发、土壤改良、水土保持等领域推广应用 。
喷洒特制乳液土壤产生“荷叶效应”
早在20世纪90年代 , 化学制药专业出身的宋永生 , 时常远赴东南亚国家 , 参与提炼棕榈树油衍生物的课题研究 , 对棕榈树种植园的土路建造产生好奇 。
从种植园主口中可得知:“若直接建造柏油路或者水泥路 , 不但成本高还会破坏耕地结构 。 ”但土路也有弊端:非雨季时 , 行车过程中会造成尘土污染;雨季来临 , 雨水则会侵蚀泥土 , 将土路变成泥路 。
联想到国内道路施工及生态环保需求 , 宋永生萌生了创新建路方法的念头 。 直至2010年左右 , 其团队采用仿生荷叶原理和多孔状微粒技术 , 开始研制环保型纳米超疏水新材料 。
近20年 , 全球范围内 , 土壤黏合剂、有机硅杀菌剂、土壤固化剂等产品在土路建造过程中得到应用 , 一定程度上可以起到路面防尘、硬化的作用 。
“部分材料在工程应用上 , 仍需柏油覆盖或者水泥配合 。 除此之外 , 还存在效果维持短、污染土壤等问题 。 ”宋永生表示 , 环保型纳米超疏水新材料需要解决这些弊端 。
公开研究表明 , 荷叶表面分布着大量微米级的蜡质微乳突结构 , 每个乳突上又分布大量纳米级的细枝状结构 , 加上荷叶表皮存在许多蜡质三维细管 , 赋予荷叶独特的超疏水特性和低粘附性 。
“团队研发的超疏水材料选用多硅聚合物、植物油降解物和植物纤维素等作为原料 , 纯水作为溶剂 , 采用微乳波法 , 经数道加工制成乳液 , 不含有害物质 。 ”宋永生介绍 , 可使土壤表面获得类似荷叶表面的微观结构 。
所谓微乳液法 , 是疏水材料制备方法的一种 。 这一方法制备的纳米粒子的单分散和界面性相对较好 , 尺寸均匀 , 确保纳米疏水材料的性能稳定 。
经吉林大学等试验证实 , 将该乳液向泥土喷洒后晾干 , 制成的生态超疏水土的强度约是素土的2倍 , 并且超疏水土表面和内部都会产生“荷叶效应” , 肉眼能清晰地看到水珠在泥土间滚动 。
施工就地取材有效规避污染风险
紧挨平湖时尚中心 , 一座生态停车场建在淤泥层上 。
“按施工要求 , 这块区域很难做硬化处理 , 我们在施工开挖时发现底下有较深的淤泥层 。 ”该停车场施工单位、杭州启晟建筑工程有限公司总经理赵昌华说 , 他当时就愁——这工程怕是干不下去了 。
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