DOI:10.1038/s41598-020-76395-6
尿素是最常見的氮肥形式。近年來，研究的重點是開發緩釋系統，以延長肥料的釋放，防止肥料通過淋溶和揮發而流失。本研究探討并比較了單層和雙層中空納米纖維紗線作為包封和釋放尿素的新型輸送系統。采用定制的靜電紡絲工藝制備了負載尿素肥料的單層中空聚乳酸（PLLA）納米纖維紗線。通過靜電紡絲制備了以聚羥基丁酸酯（PHB）納米纖維為外層，以尿素浸漬PLLA納米纖維為內層的雙層中空納米纖維紗線。采用掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散光譜（EDS）對中空電紡納米纖維紗線的形態進行了表征。使用總氮儀器（TNM-1）研究了單層和雙層中空納米纖維紗線在水中的尿素釋放情況。借助碳氮元素分析儀測定PLLA納米纖維樣品中的包封氮含量。結果表明，與單層中空納米纖維紗線相比，浸漬尿素的雙層中空納米纖維紗線在前12h內的氮釋放量顯著降低（P值=0.000）。綜上所述，雙層中空納米纖維紗線有望成為當前肥料和其他植物所需化學物質緩釋方法的有效替代品。
圖1.本研究制備的納米纖維的SEM顯微照片。（A）負載20％尿素的5％PLLA電紡納米纖維，（B）10％PVA電紡納米纖維和（C）7％PHB電紡納米纖維。
圖2.掃描電子顯微鏡圖像：（A）四層電紡納米纖維紗線的橫截面，（B）四層電紡納米纖維紗線的表面積，以及（C）中空雙層電紡納米纖維紗線的橫截面。
圖3.電紡PLLA-尿素納米纖維直徑與尿素含量之間的關系。
圖4.（A）含20％尿素的PLLA納米纖維的SEM顯微照片，以及（B）含20％尿素的PLLA納米纖維的典型EDS分析。
圖5.浸入0.5％尿素溶液中的納米纖維紗線以及含10％尿素的單層和雙層中空納米纖維紗線的累積氮釋放量。
圖6.本研究中使用的定制靜電紡絲設備的示意圖。
圖7.演示了如何由四層核殼納米纖維紗線制備出負載尿素的雙層中空納米纖維。
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