【行业动态】新型纳米SiO₂改性超疏水聚氨酯包膜控释尿素研发成功

近期，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术创新团队，针对聚氨酯包膜控释肥料膜层疏水性不足导致养分控释周期短等行业难题，成功开发出纳米SiO₂改性超疏水聚氨酯包膜控释尿素。该肥料膜层水接触角（WCA）最高达165.44°，控释期最长可至61天，相关成果已发表于《ACS Omega》期刊（JCR Q1，影响因子4.3）。

包膜控释肥料是现代农业高效施肥的关键载体，能调节养分释放，实现与作物养分需求的动态匹配。在一次性施肥模式下，它既能减少氮素流失、保障作物稳产高产，又能优化农田氮素管理、降低农户劳动投入，达成环境与经济效益的统一。不过，实际应用中聚氨酯包膜肥料常存在膜层疏水性能差、控释期偏短的问题，难以精准适配作物全生育期的养分需求，限制了其推广。因此，将纳米技术与包膜控释技术结合，延长控释期、实现养分精准释放，成为当前控释肥料领域的核心突破方向。纳米SiO₂因来源广、成本低，且化学稳定性高、生物相容性好、毒性低，同时比表面积大、表面吸附与反应活性强，成为提升包膜疏水性的理想改性材料。

本研究以不同粒径SiO₂为核心原料，先采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS），通过“先醇解、再缩合”两步法接枝到SiO₂表面，提升其分散性，制备出FAS-SiO₂改性超疏水材料。随后，系统研究表面涂布法、共混法、外层共混法三种工艺对膜层表面能、微观形貌、粗糙度、水接触角及控释期的影响，发现表面涂布法能最大程度发挥FAS-SiO₂的超疏水特性，显著降低膜层表面能、构建稳定微/纳超疏水结构，膜层水接触角达158.24°，且稳定性良好，解决了纳米涂层易脱落的技术难题。最后研究表明，不同粒径FAS-SiO₂对膜层性能和控释期影响显著，其中20 nm FAS-SiO₂改性的聚氨酯包膜肥料综合性能最优，控释期较普通聚氨酯包膜尿素延长21天。该成果为纳米控释肥料研发应用提供理论支撑，也为包膜肥料产业升级、产品迭代提供技术保障，对推动现代农业绿色高效发展意义重大。

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所硕士研究生赵森为论文第一作者，李娟研究员和杨相东研究员为共同通讯作者。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、“十四五”国家重点研发计划项目（2024YFD1700102）、国家自然科学基金项目（32372819）及中央级公益性科研院所基本科研业务费所级统筹项目（1610132023005）等资助。

图.纳米SiO2改性聚氨酯超疏水聚氨酯包膜控释肥料制备原理图

原标题：《【行业资讯】研究人员开发了一种纳米SiO2改性超疏水聚氨酯包膜控释尿素》

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