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      當(dāng)前消息!抹上這種神奇“乳液”,土路下雨不和泥
      發(fā)布時(shí)間:2022-12-12 11:21:10 文章來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
      抹上這種神奇“乳液”,土路下雨不和泥

      利用此項(xiàng)成果,施工單位只需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行翻耕、噴灑乳液、夯實(shí)壓平、自然晾曬等操作,就能建造一條生態(tài)超疏水土路。根據(jù)實(shí)測(cè),現(xiàn)階段這一建路方法的成本相較水泥路可降低30%左右,目前該成果已在全國(guó)多地完成了多種生態(tài)超疏水土路的試驗(yàn)工程和商業(yè)工程項(xiàng)目。

      為人所熟悉的荷葉之所以能做到出淤泥而不染,就是因?yàn)槠浔砻婢哂谐杷浴?ldquo;應(yīng)用仿生荷葉原理,我們研發(fā)出了環(huán)保型納米超疏水乳液。”疏科納米疏水科技(嘉興)有限公司董事長(zhǎng)宋永生博士介紹說(shuō),該乳液可將荷葉的疏水特性“移植”到土壤中,既可以解決土路下雨成泥的難題,又能將土路復(fù)墾還田。

      日前,在浙江省嘉興市的平湖人才之家,該成果通過(guò)了由浙江大學(xué)童菊兒研究員擔(dān)任專家委員會(huì)主任,交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院、浙江省生態(tài)與環(huán)境修復(fù)技術(shù)協(xié)會(huì)、北京林業(yè)大學(xué)等單位專家組成的鑒定委員會(huì)的鑒定。


      【資料圖】

      與會(huì)專家普遍認(rèn)為,該成果值得在國(guó)土空間綜合整治、生態(tài)修復(fù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)、土壤改良、水土保持等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

      讓土壤產(chǎn)生“荷葉效應(yīng)”

      早在20世紀(jì)90年代,化學(xué)制藥專業(yè)出身的宋永生,時(shí)常遠(yuǎn)赴東南亞國(guó)家,參與提煉棕櫚樹(shù)油衍生物的課題研究,期間他對(duì)棕櫚樹(shù)種植園中的土路產(chǎn)生了興趣。從種植園主口中得知,若直接建造柏油路或者水泥路,不但成本高還會(huì)破壞耕地結(jié)構(gòu)。但土路也有弊端——非雨季時(shí),行車(chē)過(guò)程中會(huì)造成塵土污染;雨季來(lái)臨,雨水則會(huì)將土路變成泥路。聯(lián)想到國(guó)內(nèi)道路施工及生態(tài)環(huán)保需求,宋永生萌生了創(chuàng)新土路修建方法的念頭。

      近20年,在全球范圍內(nèi),土壤黏合劑、有機(jī)硅殺菌劑、土壤固化劑等產(chǎn)品在土路建造過(guò)程中得到應(yīng)用,一定程度上可以起到路面防塵、硬化的作用。“但部分材料在工程應(yīng)用上,仍需柏油覆蓋或者水泥配合。除此之外,還存在耐水性差、效果維持時(shí)間短、會(huì)對(duì)土壤造成污染、難以復(fù)墾等問(wèn)題。”宋永生說(shuō)。于是他決心研發(fā)一種沒(méi)有上述弊端、用于土路建造的新材料。

      公開(kāi)研究表明,荷葉表面分布著大量微米級(jí)的蠟質(zhì)微乳突結(jié)構(gòu),每個(gè)乳突上又分布大量納米級(jí)的細(xì)枝狀結(jié)構(gòu),加上荷葉表皮存在許多蠟質(zhì)三維細(xì)管,賦予荷葉獨(dú)特的超疏水特性和低黏附性。

      “受荷葉啟發(fā),宋永生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)選用多硅聚合物、植物油降解物和植物纖維素等作為原料,用純水作為溶劑,采用微乳液法,經(jīng)數(shù)道工序制成不含有害物質(zhì)的超疏水乳液。”宋永生介紹,將這種乳液用于土壤表面,可使土壤獲得類似荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)。

      所謂微乳液法,是疏水材料完全溶于不含任何有機(jī)溶劑的純水溶液的制備方法的一種。用這一方法制備的納米粒子的單分散和界面性相對(duì)較好,尺寸均勻,可確保納米疏水材料的性能穩(wěn)定和均勻分散性。

      吉林大學(xué)等院所試驗(yàn)證實(shí),將該乳液向泥土噴灑后,制成的生態(tài)超疏水土的強(qiáng)度約是素土的2倍,并且超疏水土表面和內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生“荷葉效應(yīng)”,肉眼能清晰地看到水珠在泥土間滾動(dòng)。

      已用于多條超疏水土路建設(shè)

      緊挨浙江嘉興市平湖時(shí)尚中心,一座生態(tài)停車(chē)場(chǎng)建在淤泥層上。

      “按施工要求,這塊區(qū)域很難作硬化處理,我們?cè)谑┕ら_(kāi)挖時(shí)發(fā)現(xiàn)底下有較深的淤泥層。”該停車(chē)場(chǎng)施工單位、杭州啟晟建筑工程有限公司總經(jīng)理趙昌華說(shuō),當(dāng)時(shí)他就覺(jué)得這工程怕是干不下去了。

      后來(lái)了解到宋永生團(tuán)隊(duì)研發(fā)的環(huán)保型納米超疏水乳液后,公司將其用于停車(chē)場(chǎng)施工,確保了工程交付。驗(yàn)收期間恰逢雨季,周邊河水上漲,淹了停車(chē)場(chǎng)。“河水退去后,我們用自重13噸的工程車(chē)在場(chǎng)地內(nèi)跑圈測(cè)試,發(fā)現(xiàn)整個(gè)土層基本沒(méi)問(wèn)題。”趙昌華說(shuō)。

      宋永生表示,施工單位只需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行翻耕、噴灑乳液、夯實(shí)壓平、自然晾曬等操作,就能建造一條生態(tài)超疏水土路。根據(jù)實(shí)測(cè),現(xiàn)階段這一建路方法的成本相較水泥路可降低30%左右。

      記者了解到,該成果目前已在全國(guó)多地完成了多種生態(tài)超疏水土路的試驗(yàn)工程和商業(yè)工程項(xiàng)目,比如浙江金東區(qū)塘雅鎮(zhèn)萬(wàn)畝土地整治項(xiàng)目生態(tài)超疏水土機(jī)耕路、上海G15高速公路嘉瀏段生態(tài)超疏水土擴(kuò)展施工便道、山西大同得勝堡生態(tài)超疏水土文化廣場(chǎng)等。

      除了上述應(yīng)用項(xiàng)目,成果還在北京、上海等地進(jìn)行了推廣,其中北京和上海建筑工地臨時(shí)使用的生態(tài)超疏水土施工便道,目前已就地還原成可耕種的土地。

      交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院研究員吳立堅(jiān)指出,環(huán)保型納米超疏水乳液建造土路的目標(biāo)明確,技術(shù)路線清晰,應(yīng)用前景可觀。企業(yè)還可就生態(tài)超疏水土路在凍融、暴雨等環(huán)境下的耐用程度進(jìn)一步完善研究。

      “根據(jù)不同的土質(zhì)和道路用土,團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行具有針對(duì)性的試驗(yàn)和研發(fā),改進(jìn)超疏水土路的建造工藝,同時(shí)持續(xù)跟蹤環(huán)保型納米超疏水乳液在土路中的降解和道路耐候性情況。”宋永生表示,根據(jù)跟蹤測(cè)算,生態(tài)超疏水土路總體使用壽命可在10年以上。

      修復(fù)生態(tài)也是把好手

      在研發(fā)環(huán)保型納米超疏水乳液的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了生態(tài)超疏水土技術(shù),并進(jìn)一步將該技術(shù)應(yīng)用于不同領(lǐng)域。

      “土壤的結(jié)構(gòu)與功能、土體的安全與穩(wěn)定,很大程度上受親水性、疏水性的影響。”浙江省生態(tài)與環(huán)境修復(fù)技術(shù)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、浙江大學(xué)農(nóng)技推廣中心研究員徐禮根告訴記者,除了用于建造生態(tài)土路,生態(tài)超疏水土技術(shù)及其產(chǎn)品在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域也大有用武之地。

      在建筑工地,需要對(duì)基坑邊坡進(jìn)行防水抗沖保護(hù)。常見(jiàn)方式是使用鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固,涉及綁扎鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等工序。隨著施工結(jié)束,需要拆卸加固基坑邊坡的土釘墻,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

      宋永生介紹,通過(guò)與中交建雄安集團(tuán)公司進(jìn)行合作,團(tuán)隊(duì)將生態(tài)超疏水土技術(shù)用于到基坑邊坡保護(hù)上,確保施工期間邊坡不滲水、不塌方。施工結(jié)束后,直接回填即可。

      基于工地邊坡保護(hù)的嘗試,宋永生透露,公司接下來(lái)將聯(lián)合浙江大學(xué)徐禮根教授團(tuán)隊(duì),聚焦固土護(hù)坡和增強(qiáng)綠化的功能,開(kāi)展超疏水土技術(shù)和產(chǎn)品在道路和礦山邊坡修復(fù)方面的工程應(yīng)用研究。

      宋永生團(tuán)隊(duì)的生態(tài)超疏水土技術(shù)不光能用于道路施工,通過(guò)調(diào)控土壤的親水性、疏水性,該技術(shù)還能用于生態(tài)修復(fù)。

      從“沙進(jìn)人退”到“綠進(jìn)沙退”,我國(guó)荒漠化防治取得顯著成效。防沙固沙、增加植被覆蓋率是沙漠生態(tài)修復(fù)治理的關(guān)鍵。

      基于超疏水土技術(shù),宋永生團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了超疏水沙,讓兩層超疏水沙層將種植沙層夾在中間,分別起到防止地表水分蒸發(fā)和地下層水分滲漏的作用。

      據(jù)了解,此前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),該團(tuán)隊(duì)已開(kāi)展了超疏水沙防蒸發(fā)和防下滲的對(duì)比試驗(yàn),效果達(dá)到了預(yù)期。未來(lái),該團(tuán)隊(duì)將聯(lián)合交通運(yùn)輸部公路研究院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等單位,在新疆塔中沙漠進(jìn)行超疏水沙的實(shí)地應(yīng)用。

      “發(fā)明生態(tài)超疏水土技術(shù)的初衷,是想保護(hù)我們賴以生存的土地。”宋永生表示,團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)完善生態(tài)超疏水土技術(shù)的應(yīng)用和推廣,拓展其在生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景,助力我國(guó)鄉(xiāng)村振興與綠色可持續(xù)發(fā)展。

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