【摘要】：潤濕是日常生活中的常見現(xiàn)象，在諸多方面發(fā)揮著重要作用，尤其是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。農(nóng)藥藥液在作物葉片表面潤濕鋪展，從而實現(xiàn)農(nóng)藥有效成分的滲透和傳遞，使作物免受有害生物的侵襲。但是，農(nóng)藥及其代謝物具有生物毒性，且易殘留于農(nóng)產(chǎn)品表面，因而需限制其用量。資料顯示，我國農(nóng)藥利用率為36.6%，大量藥液在葉片表面或聚并流失，或彈跳滾落，并在大氣、土壤和水環(huán)境中富集，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境安全。因此，實現(xiàn)農(nóng)藥液滴在作物表面的有效潤濕，是減少農(nóng)藥用量的關(guān)鍵因素。本文通過研究不同靶標(biāo)固體的界面結(jié)構(gòu)特性，探討了表面活性劑分子結(jié)構(gòu)、濃度等對靶標(biāo)表面潤濕粘附行為的影響規(guī)律及作用機制，以此為基礎(chǔ)，制備得到高附著高潤濕的水基型和油基型農(nóng)藥增效助劑，實現(xiàn)了表面活性劑對潤濕粘附過程的有效調(diào)控，提高藥液在植物葉片上附著，減少農(nóng)藥用量。

研究了非離子表面活性劑Triton X-100在5種光滑固體表面潤濕粘附行為，發(fā)現(xiàn)其潤濕狀態(tài)符合Young方程。表面活性劑分子在固-液界面吸附的驅(qū)動力主要為疏水相互作用、靜電相互作用及Lifshitz-van der Waals作用力，其吸附量與固體表面自由能及分量有關(guān)。當(dāng)液滴與固體表面無限接近過程中，粘附力的突躍值隨濃度增加而升高，原因為表面活性劑分子向固體表面前體水膜中遷移，同時表明液滴更易粘附于固體表面。表面活性劑間的協(xié)同或拮抗作用對潤濕粘附過程也有重要影響。利用座滴法研究了非離子表面活性劑Triton X-100在植物葉片表面接觸角，考察濃度對接觸角、粘附張力、固-液界面張力及潤濕狀態(tài)影響。通過對比三種不同分子結(jié)構(gòu)表面活性劑，發(fā)現(xiàn)Triton X-100提升潤濕粘附能力最強，SDS次之，DTAB最差。

由于植物葉片表面粗糙，在低濃度下，表面活性劑分子在氣-液界面和固-液界面吸附量相似，形成了不飽和吸附層，接觸角保持不變，其潤濕狀態(tài)為Cassie-Baxter狀態(tài);當(dāng)濃度進一步增加，液滴突破葉片表面三維立體結(jié)構(gòu)中存在的釘扎效應(yīng)，取代空氣層而處于Wenzel狀態(tài)，接觸角陡降。在小麥葉片表面，當(dāng)濃度超過CMC時，表面活性劑分子在氣-液界面和固-液界面形成飽和吸附層，并產(chǎn)生毛細(xì)管效應(yīng)，使溶液在葉片三維立體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生半滲透過程。與小麥葉片相比，水稻葉片疏水性更強，其在高濃度下才能實現(xiàn)潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)化為Wenzel狀態(tài)。

同時，隨著TrtionX-100濃度增加，液滴在水稻葉片表面粘附力逐漸(最大值、突躍值及殘留)提升，說明其有利于其表面粘附和持留。根據(jù)表面活性劑對液滴在作物葉片表面潤濕粘附行為的影響機制，制備得到了兩種農(nóng)藥增效助劑。在田間藥效試驗中發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)藥使用量減少25%的情況下，其防治效果依舊達(dá)到90%，實現(xiàn)農(nóng)藥藥液有效潤濕和傳遞，以此提高農(nóng)藥利用率，減少農(nóng)藥用量，保障生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。