南工大学生创新成果获国家大奖，提升种植大棚防雾性能，让作物更好地“深呼吸”

传统的农业种植大棚由于亲水性差，易产生大量雾滴，雾滴影响透光性，进而导致植物光合作用受到抑制，影响了农产品产量和质量。如何进行农膜改性？日前，南京工业大学电控学院学生张龙龙团队，在梅丹华、崔行磊老师指导下研发出针对农业大棚膜防雾性能提升的装置，有效解决了这一问题。该项目在“赛迪环保杯”第十三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛的219件作品中脱颖而出，拔得头筹，获一等奖。

农业大棚膜示意图

“我们这项目称作低温等离子体环保型农业大棚防雾性能提升装置，能有效避免薄膜雾滴坠落。”项目负责人、南工大电控学院研三学生张龙龙介绍说，传统大棚在使用过程中由于亲水性差，一方面会因为大量雾滴聚集，影响透光性，以致农产品的光合作用减弱，滞缓农产品的生长速度；另一方面雾滴的滴落也会影响农产品品相和质量。

为了解决这一问题，张龙龙团队利用低温等离子对大棚膜进行了改性。“较之传统刷涂料镀膜的防雾方式，我们的装置只需要通过电对农膜进行改性，具有节能减排的优点。”张龙龙自豪地说，传统刷涂料的镀膜方式难免会使用化学试剂，镀膜试剂具有一定的寿命周期，难免会脱落，而其残留或脱落的试剂势必会对水质和土壤造成污染。

他们的低温等离子体改性装置无需真空设备和额外工作气体及气路系统，在空气环境中即可进行工作，采用纳秒脉冲激励后，能以更快的处理速度、更低的放电功率达到对薄膜的改性效果，极大降低了能源消耗，提升了处理效率。“我们试用了三四套装置放电处理方案，最终确定了效果较好的滚轴式电极方案。”张龙龙介绍说。 “处理后的薄膜液滴能平整、均匀地铺在材料表面，不容易产生雾化效应。”团队成员研究生段戈辉表示，他们将处理后的大棚薄膜静置一周后发现其亲水性有所回升，但是形成的雾滴与薄膜表面形成的夹角一直低于20度。此外，通过拍3D拍摄观察膜材料形貌后发现，薄膜表面均匀分布着微纳米结构突起，也即大棚薄膜表面形成凹坑，这种凹坑可以“储存”雾滴。“经过多次实验操作，我们发现经过处理的薄膜亲水好，液滴不会坠落，而是往周边散开，最终从周边滑落。”在整个装置的设计过程中，传动系统设计较为重要，他们增加了摩擦座与导辊解决了张力控制与速度控制实现了匀速收卷与均匀处理。

“低温等离子体技术农膜防膜性能提升装置每小时耗电240瓦，达到了节能目的。”指导老师崔行磊说。这种装置“中等身材”，长1800mmm、宽1300mm、高785mm ,由农膜放卷区、介质阻挡放电等离子体改性区、农膜收卷区、激励源以及控制系统五个部分组成。装置释放高压力产生等离子以作用于 农膜材料，既避免了现有处理方式带来的大量污染，又使农膜最大处理宽幅、处理卷径、处理速度分别达到了1m/min、0.5m/mint 、20m/min。

等离子体农膜处理装置样机外观

据悉，目前该项目已与山东久力泰塑业有限公司等单位形成合作。“我们将在该产品的基础上进行升级，开发出更进一步的工业化农膜处理设备。”指导老师梅丹华介绍道。

通讯员  杨芳 徐栖桐

扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

校对 李海慧

编辑 : 严静