2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过胶带剥离法成功从石墨中分离出了单层石墨,也就是石墨烯,证实了二维材料可在常温下稳定存在。这一发现颠覆了物理学界传统认知,并于2010年获得诺贝尔物理学奖。
石墨烯是迄今为止已知的最薄、最轻、强度最高、导电导热性佳、透光率高的新兴材料,但是它的发现与量产之间还隔着十万八千里。
可是这并不妨碍它的应用,小到石墨烯内裤,袜子,大到石墨烯被子,电暖,电池,令人意想不到的是这高科技的东西最先“惠及民生”。和大名鼎鼎的量子一样,让人民先用。
石墨烯陨石双重buff
擦边营销了一段时间后,近两年热度下来了,关注的也少了。一直以为石墨烯领域也没有太大的发展,毕竟这玩意儿太贵了,价比黄金,敢加的内裤里,你未必敢穿。
直到最近看到一家企业高调宣传首发了石墨烯肥料,我才意识到,这东西还在一直发展。说实话我一开始看到以为又在搞擦边营销,这石墨烯真是万能,都擦到农业领域了。但是这家企业在行业内还算可以,又大张旗鼓的不至于这么自毁名声吧。
于是查了一些资料。果然还是无知限制了我的想象力。
石墨烯在农业领域的研究一直在进行。它在农业领域的应用主要集中在以下几个方面:
[backcolor=none 0% 0% / auto no-repeat scroll padding-box border-box transparent]1. 提高农用化学品利用率
- 石墨烯增效复合肥通过添加石墨烯(GN)或氧化石墨烯(GO)到肥料中,可显著增强肥料颗粒的机械强度(如耐磨性、抗冲击性),并延缓养分释放,减少流失。例如,添加0.5 wt%石墨烯(GN)或氧化石墨烯(GO) 可使磷酸一铵(MAP)颗粒的机械强度分别提高18倍和8倍,同时增强耐磨性和抗冲击性。
- 石墨烯纳米农药石墨烯作为载体能增强杀虫剂、杀菌剂的渗透性,提高药效。例如,GO/银纳米复合材料对水稻白叶枯病菌等病原体有高效抑制作用,且低浓度即可生效。
[backcolor=none 0% 0% / auto no-repeat scroll padding-box border-box transparent]2. 促进作物生长
- 刺激生长素分泌低浓度GO可通过调控基因表达(如生长素合成相关基因),促进根系发育和细胞分裂,从而加速番茄、甘蓝型油菜等作物的生长。但高浓度可能抑制生长或导致毒性。
- 提高抗逆性GO能帮助作物抵御干旱、盐碱、重金属等胁迫。例如,GO改善土壤保水性,增强光合作用,并提升抗氧化活性,从而提高赤芍、莴苣等作物的耐受能力。
- 改善土壤环境GO可增加土壤孔隙率和水分转移能力,促进养分吸收;同时还能刺激土壤微生物(如固氮菌)活性,提升氮素含量,优化根系微环境。
[backcolor=none 0% 0% / auto no-repeat scroll padding-box border-box transparent]3. 农业传感器开发
- 石墨烯因其优异导电性和柔韧性,被用于开发高灵敏度生物传感器(如电化学传感器、DNA传感器),可检测植物生长素、病虫害标志物等,助力作物育种和精准农业管理。
[石墨烯材料在农业领域的研究进展.pdf]