新型納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的研究

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1、新型納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的研究周寧琳1,2,3,，馬銀陳1,2，伏陽1,2，魏少華1,2,3，李利1,2,3，章峻1,2,3，沈健1,2,3*基金項目:*江蘇省教育廳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目（JHB05-21）資助項目(1.南京師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，南京，210097；2.江蘇省生物醫(yī)藥功能材料工程研究中心，南京，210097；3.江蘇省表面與界面工程技術(shù)研究中心，南京，210093)農(nóng)業(yè)關(guān)系到國計民生，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。我國農(nóng)業(yè)三大生產(chǎn)資料之一的農(nóng)用塑料薄膜是國家重點發(fā)展的行業(yè)。2005年度我國農(nóng)地膜的應(yīng)用量已超過100萬噸，比2004年增長20%以上，是歷史之最，預(yù)計到2010

2、年農(nóng)用薄膜的應(yīng)用量將超過200萬噸，市場前景十分廣闊。近年來,我國農(nóng)膜的功能化和高性能化越來越成為農(nóng)膜發(fā)展的主流。農(nóng)膜光轉(zhuǎn)換設(shè)計原則是依據(jù)光生態(tài)學(xué)原理,在農(nóng)用薄膜中引入轉(zhuǎn)光劑以實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換,以達(dá)到改善塑棚溫室透過的光質(zhì)、提高光能綜合利用率。在農(nóng)作物增產(chǎn)、早熟、品質(zhì)改良等方面與普通膜及現(xiàn)有功能膜相比,有著更為明顯的優(yōu)勢[1-4]。本研究將聚合物/黏土插層復(fù)合技術(shù)與稀土發(fā)光材料相結(jié)合，制備出新型的納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜（以下簡稱轉(zhuǎn)光膜），在江蘇省金壇市儒林鎮(zhèn)連續(xù)兩年的大田應(yīng)用試驗表明，農(nóng)作物產(chǎn)量大幅度提高，果實品質(zhì)得到很大改善。轉(zhuǎn)光膜的制備系將聚乙烯樹脂、功能性改性母料、納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光劑→

3、吹塑成型工藝→納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。試驗區(qū)苫蓋的納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜與山東“清田”牌聚乙烯三層復(fù)合耐老化流滴膜為對照膜(以下簡稱對照膜)進(jìn)行了田間對比試驗。兩個栽培區(qū)的整地、施肥等田間管理完全一樣，另外保溫、通風(fēng)等管理措施也相同。于2004、2005年連續(xù)兩年定植906西紅柿。圖1Figure1XRDpatternsof(a)MMT,Figure2Theexcitation(a)andemission(b)O-MMTand(c)nano-photo-ecologyPEfilm(b)spectraofthenano-photo-ecologyPEfilm由圖1可見改性蒙脫土（b）的層間距

4、為1.79nm，大于原土（a）的層間距（1.5nm），說明納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光劑，不僅能發(fā)光，而且確實可插入到黏土的微觀夾層中，導(dǎo)致層間距變大。納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光劑含量為0.2%的PE復(fù)合物中d001衍射峰消失，表明黏土片層已被撐開，完全剝離，并均勻分散到PE基體中。圖2為不同激發(fā)波長下PE/黏土納米復(fù)合材料的發(fā)射光譜圖，說明PE納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光農(nóng)膜具有高效地將不同波段的紫外光（246nm、297nm、322nm）轉(zhuǎn)換成發(fā)藍(lán)紫光及青光（480-450-400-380nm）以及可提高棚溫的紅外光（720-800nm）熒光的特殊功能。通過納米插層復(fù)合的方法使納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光劑以納米結(jié)構(gòu)單

5、元在PE基體中的剝離、分散與基體復(fù)合，且納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光劑與PE基體具有良好相容性，所制備的納米仿生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的力學(xué)性能也得到了改善（膜的拉伸強度和斷裂伸長率高），從而使轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的抗風(fēng)雪等自然災(zāi)害能力增強，同時兼有耐候、保溫、延長流滴劑使用壽命等功能。表12004、2005轉(zhuǎn)光膜產(chǎn)量及效益對比日期轉(zhuǎn)光膜對照膜畝產(chǎn)增產(chǎn)率(%)售額增加率（%）畝產(chǎn)(斤)售額(元)畝產(chǎn)(斤)售額(元)2004年1269414768103481117222.6432.22005年130002059398451499832.0537.3大田實驗表明采用納米生態(tài)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜進(jìn)行西紅柿種植不僅能夠提高產(chǎn)量而且可以提高

6、西紅柿的品質(zhì)（維生素、固型物、糖份的含量都有顯著增加）,投入產(chǎn)出比高達(dá)1:30，經(jīng)濟效益非常顯著。連續(xù)兩年的大田應(yīng)用試驗表明，納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光農(nóng)膜是一種高附加值農(nóng)用薄膜，其熒光壽命可與膜的壽命同步，既能減輕農(nóng)作物紫外輻射傷害（對240~340nm紫外光有強吸收轉(zhuǎn)光效應(yīng)），又可大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。因轉(zhuǎn)光農(nóng)膜中的380-480nm較強寬帶發(fā)射且具有適宜的藍(lán)紅光比值，可使農(nóng)作物品質(zhì)大為提高，同時達(dá)到早熟增產(chǎn)的目的，轉(zhuǎn)光膜內(nèi)西紅柿產(chǎn)品上市比對照膜早7天，可比現(xiàn)有品牌功能膜增產(chǎn)20%以上，畝增效益30%以上。參考文獻(xiàn)[1]李建宇，稀土配合物發(fā)光材料的合成，現(xiàn)代化工，2001，21（

7、4）：13[2]秦偉程.農(nóng)膜用轉(zhuǎn)光劑研究與應(yīng)用進(jìn)展.2005年首屆全國塑料橡膠添加劑發(fā)展論壇,2005；120[3]王平利,曹國榮.轉(zhuǎn)光膜性能研究相關(guān)問題的探討.北京印刷學(xué)院學(xué)報,2005,13(2);21[4]VijayaSubramanianandDeborahG.Evans.ExcitationEnergyTransferinModelLight-HarvestingAntennae.J.Phys.Chem.B,2004,108,1085Studyontheno