비료는 생산적인 농업 시스템의 필수 구성 요소이지만, 비료 사용의 효율성은 대기의 손실과 환경 문제를 일으키는 물에있어서 낮습니다. 또한, 비료 영양소는 토양 성분과의 반응을 겪어 식물에 훨씬 덜 사용할 수있게함으로써 영양소가 토양에 축적 될 수있어 사용의 비 효율성과 침식 세척 토양에 대한 우려가 지표수 또는 바다로 이어집니다.
.따라서 비료 사용 효율성을 향상시키는 것은 전 세계적으로 목표이며 작물에보다 효과적인 영양소 전달을 설계하고 환경에 대한 유해한 손실을 최소화하기 위해 새로운 엔지니어링 접근법이 필요합니다. 이 문제를 해결하기위한 최근의 전략은 다공성 물질을 사용하여 느린 방출 비료를 설계하거나 기존 비료의 중합체 코팅을 기반으로하며, 이는 약간의 성공을 보았지만 비용으로 심각하게 제한됩니다. 그래 핀 기반 나노 물질은보다 효과적인 비료의 발달에 대한 가능한 경로를 제공 할 수 있습니다.
그래 핀은 6 원 고리에 배열 된 SP2- 하이브리드 탄소의 단일 원자 두께, 2 차원 (2D) 층이다. 2004 년에 발견 된 이래, 그래 핀은 빠르게 상승하는 "기적"재료로 여겨져 왔으며 초고대적 인 표면적, 전기 전도성, 높은 탄력성 및 기계적 강도, 빠른 이종 전자 전달을 포함한 특별한 물리 화학적 및 구조적 특성으로 인해 재료 과학 및 생물학적 응용에 큰 관심을 불러 일으켰습니다.
비료 적용을위한 그래 핀 기반 재료의 장점은 표면적 대 부피 비율, 높은 로딩 능력, 토양 기공을 통해 잠재적으로 이동성을 유지하며 다양한 표면 특성 (제타 전위, 친수성 등)을 갖기 위해 맞춤형 표면 기능화를 렌더링합니다. 따라서 이러한 재료는 식물에 영양분을 전달하고 토양 비옥도를 향상시키기위한 대안 모드를 제공합니다. 그래 핀은 생체 적합성 물질로 인식되어 새로운 바이오 센서, 약물 및 유전자 전달을위한 나노 캐리어, 조직 공학, 세포 영상 및 암 요법의 발달에 대한 상당한 생체 의학 연구를 유치했습니다. 그래 핀의 표면적 (> 2500 m g)은 다른 물질보다 우수 하므로이 물질은 약물 전달 응용 분야에 매우 매력적이며 잠재적으로 농업 응용 분야에 매우 매력적입니다.
비료 기술 연구 센터와 그래 핀 지원 산업 변환을위한 ARC 허브 사이의 애들레이드 대학교의 공동 연구 프로그램은 그래 핀 기반 재료를 기반으로 새로운 거시적 및 미량 영양소 비료를 개발했습니다 (Kabiri et al. 2017, 2018; Andelkovic et al. 2018). 양이온 성 미량 영양소의 경우, 그래 핀 옥사이드가 제조되어 순 순 음성 표면 전하가 높아져 구리 (Cu) 및 아연 (Zn)과 같은 미량 영양소의 큰 하중을 유지할 수 있습니다. 음으로 하전 된 포스페이트 음이온으로서 존재하는 인의 경우, 그래 핀 옥사이드의 표면은 먼저 철 (Fe)과 기능화되며, 이는 다시 인산염 결합을위한 큰 표면적을 제공한다. 물질로부터의 이러한 영양소의 방출은 기존의 가용성 비료와 식물 수요와 더 잘 일치하며, 그래 핀 기반 재료를 사용하여 수정 된 식물에 의한 더 나은 영양소 섭취로 인해 식물 수요가 더 잘 일치합니다.
.더 흥미로운 발견은 그래 핀 기반 물질을 포함시키는 과립 비료의 신체적 품질의 증가였다. 비료 과립은 제조, 운송, 분포 및 적용 동안 분해 및 마모가 발생하며, 그래 핀 또는 옥사이드의 작은 첨가물의 내성이 분해에 크게 향상되었다 (Kabiri et al. 2018).
연구팀은 비료 사용 기술에 특허를 받았으며 현재 주요 비료 제조업체와 라이센스를 협상하고 있습니다. 팀은 미량 영양소 전달을위한 운반체, 기계적 특성을 개선하고 토양 컨디셔닝 및 개선을 개선하기 위해 기존 비료의 코팅을 포함하여 여러 지역에서 비료 산업에서 그래 핀 기반 물질의 사용을 더 탐구하기위한 추가 연구가 진행 중입니다.
.이 작품은 MD J. Nine, Shervin Kabiri, Tran Thanh Tung, Diana N. H. Tran 및 Adelaide University의 Dusan Losic에 의해 수행되었습니다.
이러한 결과는 아래에 나열된 Adelaide University of Adelaide 연구팀의 최근에 발표 된 기사에 설명되어 있습니다.
자원 :
- Kabiri, S.; Degryse, F.; Tran, D. N. H.; Da Silva, R. C.; McLaughlin, M. J.; Losic, D., Graphene Oxide :식물 미량 영양소의 느린 방출을위한 새로운 캐리어. ACS 응용 재료 및 인터페이스 2017,9, (49), 43325-43335.
- Andelkovic, I. B.; 카비리, S.; Tavakkoli, E.; 커비, J. K.; McLaughlin, M. J.; Losic, D., Graphene Oxide-Fe (III) 인산염 함유 복합재-농업 관리 개선을위한 새로운 느린 방출 비료. 클리너 생산 저널 2018, 185, 97-104.
- Kabiri, S.; Baird, R.; Tran, D. N. H.; Andelkovic, I.; McLaughlin, M. J.; Losic, D., 다량 영양소 비료를 갖는 낮은 그래 핀 및 그래 핀 산화물의 코그라노 화는 그들의 물리적 특성을 현저하게 향상시킨다. ACS 지속 가능한 화학 및 공학 2018, 6, (1), 1299-1309.
- Md J.Nine, S. Kabiri. T. T. Tung, D. N.H.Tran, D. Losic, 깨끗한 그래 핀의 정전기 분말 코팅 :세분화 및 피 브릴 기질의 코팅, 적용된 표면 과학, 441, 2018 년 5 월 31 일, 187-193 페이지
