智能响应、仿生成形：新材料如何革新农药使用

智能响应、仿生成形：新材料如何革新农药使用

近年来，纳米材料和仿生材料在农业领域的应用取得了显著进展，特别是在农药制剂方面。这些新材料和技术不仅提高了农药的利用率和效果，还有效减少了环境污染，为现代农业的可持续发展开辟了新路径。

纳米农药是指将农药活性成分加工成纳米尺度的粒子，或以纳米材料为载体构建的新型农药制剂。这种技术可以显著提高农药的生物利用度、雾滴覆盖效率和药物传递效率。根据中国农业科学院植物保护研究所制定的《农药纳米制剂产品质量标准制订规范》，纳米悬浮剂的尺寸标准为Z-均粒径＜300 nm，D50＜300 nm，D90＜600 nm。

目前，纳米农药的主要类型包括微乳剂、纳米乳、纳米分散体、纳米囊、纳米球、纳米胶束、纳米凝胶、静电纺丝纳米纤维、金属及氧化物纳米粒子等。其制备工艺主要分为两类：一是将农药活性物质直接加工成纳米尺度的粒子，如纳米悬浮剂；二是以纳米材料为载体，通过吸附、偶联、包裹等方式负载农药，构建尺度为100～1,000 nm的纳米载药体系。

例如，研究人员通过两级湿法研磨技术制备了粒径D90＜200 nm的螺虫乙酯纳米悬浮剂，与常规尺寸相比，对烟粉虱若虫的防效显著提升。此外，还有研究利用两亲性嵌段共聚物制备了水不溶性植物源农药蓖麻碱的制剂，显示出更好的叶面亲和性和稳定性。

仿生材料在农药中的应用同样令人瞩目。中国科学院大连化学物理研究所研究员尹恒团队开发了一种仿生海胆状载体颗粒，这种颗粒表面具有针刺状结构，可以插入作物叶面的蜡质缝隙，通过结构互嵌作用增大静摩擦力及黏附力，从而提高抗雨水冲刷性能。

研究团队制备的多糖-聚苯胺海胆状纳米颗粒在水稻和黄瓜叶片上进行了验证。实验结果显示，即使经过强降雨冲刷，这种纳米农药在植物上的保留率仍然很高，病害防治效果优于现有商品化制剂。

智能响应型纳米载药系统是当前研究的热点。这种系统可以根据环境条件的变化（如pH值、光照、温度等）控制农药的释放，实现精准施药，减少农药流失和环境污染。

• pH响应型：通过载体材料中的酸性或碱性官能团在特定pH条件下发生结构变化，实现农药的控制释放。例如，有研究将疏水性农药载入具有微酸响应的两亲性聚合物胶束中，表现出良好的缓释效果。

• 光响应型：利用光敏材料或在载体材料上修饰光刺激性结构，在不同波长的光刺激下释放农药活性成分。

• 温度响应型：利用温敏材料在特定温度下产生可逆响应，实现农药的控制释放。例如，丙烯酰胺聚合物、羟丙基甲基纤维素等材料在环境温度超过相变温度时会发生结构变化，释放农药活性成分。

纳米农药不仅在实验室中展现出优异性能，在实际应用中也取得了显著成效。以惠州市银农科技股份有限公司为例，该公司开发的“银农三宝”植保方案在海南槟榔种植中应用效果良好。该方案包括“农精灵”、“得尚”和“银农威”三种产品，分别针对炭疽病、细菌性病害和害虫防治。

银农科技通过不断优化纳米农药的制备工艺，将粒径标准从最初的3μm降低到现在的600-900nm级，小于1μm。这种纳米农药具有增加农药活性成分稳定性、延长持效期、提高叶片吸收率等优势，特别适合槟榔等高大作物的病虫害防治。

纳米农药和仿生材料的应用为农业可持续发展带来了新的希望。这些新技术不仅提高了农药的利用效率，减少了使用量，还降低了对环境的影响。随着相关研究的深入和技术的不断进步，未来有望开发出更多高效、安全、环保的新型农药制剂，推动农业向更加绿色、智能的方向发展。