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傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植大棚由于親水性差，易產(chǎn)生大量霧滴，霧滴影響透光性，進(jìn)而導(dǎo)致植物光合作用受到抑制，影響了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。如何進(jìn)行農(nóng)膜改性？日前，南京工業(yè)大學(xué)電控學(xué)院學(xué)生張龍龍團(tuán)隊(duì)，在梅丹華、崔行磊老師指導(dǎo)下研發(fā)出針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚膜防霧性能提升的裝置，有效解決了這一問(wèn)題。該項(xiàng)目在“賽迪環(huán)保杯”第十三屆全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽決賽的219件作品中脫穎而出，拔得頭籌，獲一等獎(jiǎng)。

農(nóng)業(yè)大棚膜示意圖

“我們這項(xiàng)目稱(chēng)作低溫等離子體環(huán)保型農(nóng)業(yè)大棚防霧性能提升裝置，能有效避免薄膜霧滴墜落?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人、南工大電控學(xué)院研三學(xué)生張龍龍介紹說(shuō)，傳統(tǒng)大棚在使用過(guò)程中由于親水性差，一方面會(huì)因?yàn)榇罅快F滴聚集，影響透光性，以致農(nóng)產(chǎn)品的光合作用減弱，滯緩農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)速度；另一方面霧滴的滴落也會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品品相和質(zhì)量。

為了解決這一問(wèn)題，張龍龍團(tuán)隊(duì)利用低溫等離子對(duì)大棚膜進(jìn)行了改性?！拜^之傳統(tǒng)刷涂料鍍膜的防霧方式，我們的裝置只需要通過(guò)電對(duì)農(nóng)膜進(jìn)行改性，具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)?！睆堼堼堊院赖卣f(shuō)，傳統(tǒng)刷涂料的鍍膜方式難免會(huì)使用化學(xué)試劑，鍍膜試劑具有一定的壽命周期，難免會(huì)脫落，而其殘留或脫落的試劑勢(shì)必會(huì)對(duì)水質(zhì)和土壤造成污染。

他們的低溫等離子體改性裝置無(wú)需真空設(shè)備和額外工作氣體及氣路系統(tǒng)，在空氣環(huán)境中即可進(jìn)行工作，采用納秒脈沖激勵(lì)后，能以更快的處理速度、更低的放電功率達(dá)到對(duì)薄膜的改性效果，極大降低了能源消耗，提升了處理效率?！拔覀?cè)囉昧巳奶籽b置放電處理方案，最終確定了效果較好的滾軸式電極方案。”張龍龍介紹說(shuō)。 “處理后的薄膜液滴能平整、均勻地鋪在材料表面，不容易產(chǎn)生霧化效應(yīng)?！眻F(tuán)隊(duì)成員研究生段戈輝表示，他們將處理后的大棚薄膜靜置一周后發(fā)現(xiàn)其親水性有所回升，但是形成的霧滴與膜表明表面形成的夾角一直低于20度。此外，通過(guò)拍3D拍攝觀(guān)察膜材料形貌后發(fā)現(xiàn)，薄膜表面均勻分布著微納米結(jié)構(gòu)突起，也即大棚薄膜表面形成凹坑，這種凹坑可以“儲(chǔ)存”霧滴。“經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)操作，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)處理的薄膜親水好，液滴不會(huì)墜落，而是往周邊散開(kāi)，最終從周邊滑落。”在整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為重要，他們?cè)黾恿四Σ磷c導(dǎo)輥解決了張力控制與速度控制實(shí)現(xiàn)了勻速收卷與均勻處理。

“低溫等離子體技術(shù)農(nóng)膜防膜性能提升裝置每小時(shí)耗電240瓦，達(dá)到了節(jié)能目的?！敝笇?dǎo)老師崔行磊說(shuō)。這種裝置“中等身材”，長(zhǎng)1800mmm、寬1300mm、高785mm ,由農(nóng)膜放卷區(qū)、介質(zhì)阻擋放電等離子體改性區(qū)、農(nóng)膜收卷區(qū)、激勵(lì)源以及控制系統(tǒng)五個(gè)部分組成。裝置釋放高壓力產(chǎn)生等離子以作用于 農(nóng)膜材料，既避免了現(xiàn)有處理方式帶來(lái)的大量污染，又使農(nóng)膜最大處理寬幅、處理卷徑、處理速度分別達(dá)到了1m/min、0.5m/mint 20m/min。

等離子體農(nóng)膜處理裝置樣機(jī)外觀(guān)

目前該項(xiàng)目已與山東久力泰塑業(yè)有限公司等單位形成合作?！拔覀儗⒃谠摦a(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，開(kāi)發(fā)出更進(jìn)一步的工業(yè)化農(nóng)膜處理設(shè)備?！敝笇?dǎo)老師梅丹華介紹道。（楊芳 徐棲桐）

2020年9月14日《新華網(wǎng)》：http://www.js.xinhuanet.com/2020-09/14/c_1126491524.htm