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MIT团队用“土方法”提高农药喷洒效率,液滴大小仅为原来的千分之一

 光储一体化 2018-09-08

 

喷雾技术在喷漆和农药喷洒等诸多领域应用广泛,而小液滴尺寸对于喷洒结果影响很大。更大的液滴在风中不容易飘散,因此能令喷洒更准确,但是更小的液滴更容易在接触物体表面时附在上面而不是弹开。

 

近日,一些麻省理工学院研究人员提出了一种结合喷洒准确度和液滴附着能力两方面的方法,取得了满意的效果。该技术简单的惊人:在物体前面放一个细孔纱网就够了。经过这个纱网后,液滴的大小变成原来的千分之一。《物理综述·流体》(Physical Review Fluids)发表了该成果的论文,作者包括麻省理工机械工程副教授 Kripa Varanasi、前博士后 Dan Soto、研究生 Henri-Louis Girard以及其他3名麻省理工和法国国家科学研究院(CNRS)的研究人员。

 

图丨右图中,大液滴被细眼纱网分散成小液滴,因此附着力大大提高。这能显著提高农药、除草剂和化肥的使用效率。此外,小液滴对作物的冲击力也小得多。(来源:Varanasi Research Group)


Varanasi 团队的早期工作聚焦于让液滴更好地附着在物体表面而不是弹开。新的研究聚焦于另一个问题:如何让液滴准确到达目标物体。Varanasi 解释道,通常只有5% 的液滴能附着在目标表面,95% 的液滴都浪费了,而浪费液滴中的一半根本没有碰到过目标,另一半在碰到物体表面后弹开。

 

(来源:Varanasi Research Group)

 

雾化器是将液体雾化为小液滴,使其能悬浮在空中而不是直接落地的工具。雾化器在很多工业领域有广泛应用,包括喷涂、内燃机、发电厂冷却塔以及艺术喷绘。研究团队首先制造不容易被风吹散的大液滴,然后在液滴到达目标表面之前将其用细眼纱网变成小液滴

 

该技术可以用于很多喷雾应用中。首先,在农业领域,没有留在作物表面的杀虫剂落在地面,会产生严重污染。此外,更细的液滴对于某些比较脆弱的植物伤害更小。

 

农民很早就用网眼罩住植物防止鸟和昆虫来偷食,因此使用纱网对他们来说根本不成问题。研究人员表示,很多种纱网材料都可以凑效,关键是网眼大小和材料的厚度——研究团队通过大量的实验研究和数学分析,确定了这两个参数的合适值。当然,为了控制成本,科学家在实验中主要使用廉价易得的不锈钢纱网

 

研究人员表示,只要用细眼纱网罩住植物,农民完全可以用传统的大液滴喷雾器喷洒农药,当液滴碰到纱网时,自然会变成直径小于1毫米的小液滴,被吸收的概率极大提高

 

(来源:Varanasi Research Group)

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