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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，在梅丹華、崔行磊老師指導(dǎo)下研發(fā)出針對農(nóng)業(yè)大棚膜防霧性能提升的裝置，有效解決了這一問題。該項目在“賽迪環(huán)保杯”第十三屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽決賽的219件作品中脫穎而出，拔得頭籌，獲一等獎。

農(nóng)業(yè)大棚膜示意圖

“我們這項目稱作低溫等離子體環(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。”項目負(fù)責(zé)人、南工大電控學(xué)院研三學(xué)生張龍龍介紹說，傳統(tǒng)大棚在使用過程中由于親水性差，一方面會因為大量霧滴聚集，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)品的生長速度；另一方面霧滴的滴落也會影響農(nóng)產(chǎn)品品相和質(zhì)量。

為了解決這一問題，張龍龍團(tuán)隊利用低溫等離子對大棚膜進(jìn)行了改性。“較之傳統(tǒng)刷涂料鍍膜的防霧方式，我們的裝置只需要通過電對農(nóng)膜進(jìn)行改性，具有節(jié)能減排的優(yōu)點。”張龍龍自豪地說，傳統(tǒng)刷涂料的鍍膜方式難免會使用化學(xué)試劑，鍍膜試劑具有一定的壽命周期，難免會脫落，而其殘留或脫落的試劑勢必會對水質(zhì)和土壤造成污染。

他們的低溫等離子體改性裝置無需真空設(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，采用納秒脈沖激勵后，能以更快的處理速度、更低的放電功率達(dá)到對薄膜的改性效果，極大降低了能源消耗，提升了處理效率。“我們試用了三四套裝置放電處理方案，最終確定了效果較好的滾軸式電極方案。”張龍龍介紹說。 “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)。”團(tuán)隊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，通過拍3D拍攝觀察膜材料形貌后發(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“儲存”霧滴。“經(jīng)過多次實驗操作，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的薄膜親水好，液滴不會墜落，而是往周邊散開，最終從周邊滑落。”在整個裝置的設(shè)計過程中，傳動系統(tǒng)設(shè)計較為重要，他們增加了摩擦座與導(dǎo)輥解決了張力控制與速度控制實現(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耗電240瓦，達(dá)到了節(jié)能目的。”指導(dǎo)老師崔行磊說。這種裝置“中等身材”，長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)、激勵源以及控制系統(tǒng)五個部分組成。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

目前該項目已與山東久力泰塑業(yè)有限公司等單位形成合作。“我們將在該產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級，開發(fā)出更進(jìn)一步的工業(yè)化農(nóng)膜處理設(shè)備。”指導(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