DOI:10.1021/acsami.0c13066

尽管小分子表面活性剂和聚合物被广泛用作农药助剂来抑制液滴的反弹和飞溅，但它们仍然存在着固有的缺点，即容易随风飘移和蒸发，润湿性差，亦或是不可再生资源的利用。在本文中，研究者发现在液滴撞击时，由天然甘草酸（GL）组装而成的一维纳米纤维可以钉在粗糙的疏水表面上，并有效地延缓液滴的回缩速度。在田间试验中，使用GL作为混合助剂，显著提高了草甘膦对杂草生长的控制效果，较好地解决了现有佐剂的难题。该研究工作不仅为克服液滴的反弹提供了一种建设性的方法，而且也有助于未来研究者验证由不同小分子组装而成的所有一维纳米纤维是否具有相似的控制效率。

图1.上图：含GIS和由GL组装而成的1D纳米纤维的液滴在疏水性杂草叶上的撞击、回缩和沉积示意图。下图：草甘膦异丙胺盐（GIS），甘草酸（GL）和GL纳米纤维的化学结构。

图2.（a-f）液滴在PTFE表面上的撞击过程的延时数码照片，包括水以及0.005、0.015、0.03、0.05和0.1wt％的GL液滴。有关更多详细信息，请参见Movie S1。比例尺为3mm。（g）归一化接触半径（Dt/D0）和（h）弹跳高度（h/D0）与时间的函数关系。液滴回缩率Vret由（g）中衰减区域的细线斜率确定。液滴反弹速度Vbou由（h）中的虚线斜率确定。从15cm的高度释放所有液滴。

图3.在不同浓度（0.005-0.1wt％）下水和GL液滴随We值变化的统计冲击相图。水平放置的PTFE表面为基材，液滴的释放高度为2至50cm。数码照片代表液滴的典型撞击行为，包括飞溅、完全反弹、部分反弹和沉积。比例尺为3mm。

图4.（a）GL溶液的动态表面张力（DST），（b）剪切粘度和（c）平衡表面张力（EST）。（d）GL纳米纤维的AFM图像。（e）高速相机以525fps记录的水和GL液滴颈形成的数码照片。插图代表液滴从基材拉伸时的变形。比例尺为4mm。（f）拉伸过程中液滴的受力-位置曲线和（g）动态基底半径。悬垂液滴的体积为10μL。（h）撞击倾斜的PTFE表面后液滴残留的数码照片。用0.1wt％诱惑红对液滴染色。

图5.（a）冲击后，在PTFE表面上沿着回缩方向的回缩路径中0.05wt％GL液滴残留物的SEM图像。（b，c）（a）中部分放大的SEM图像。在10cm的高度释放液滴。（d）在PTFE疏水表面上含GL纳米纤维的液滴回缩过程的示意图。

图6.（a）莠狗尾草叶片的数码照片，（b）表面粗糙度和（c）SEM图像。（a）中的插图是水在莠狗尾草叶子上的接触角，（c）中的插图是微乳突的放大图。0.05wt％GL（d），GIS（e，h）和GIS-GL（f，i）液滴在莠狗尾草叶子上的撞击过程的数字照片。将叶子分别置于0°（d-f）和30°（h，i）。（g）GIS和GIS-GL液滴的归一化弹跳高度（h/D0）和（j）滑动长度（L/D0）与时间的函数关系。从10cm的高度释放所有液滴。比例尺为6mm。

图7.在田间实验中，以900升/公顷的水、GIS和GIS-GL溶液喷洒的杂草在0、14和21天的数码照片。（a）水，（b）GIS（250倍），（c）GIS-GL（250倍，0.015wt％GL），（d）GIS-GL（250倍，0.03wt％GL）和（e）GIS-GL（250倍，0.05wt％GL）溶液。（f）用GIS和含0.015、0.03和0.05wt％GL的GIS-GL溶液喷洒21天后杂草的鲜量及相应的防治效果。