植物葉片表面受到乳突微納米結構和蠟質疏水化學成分的共同影響而呈現出疏水甚至超疏水狀態，導致農藥液滴從植物葉片表面反彈或劇烈飛濺，使得農藥的有效利用率僅達到0.02%-3%，不利于農業生產發展，且對生態環境造成不可逆的破壞。
目前，針對農藥液滴在超疏水界面上的沉積問題，主要有兩種解決策略：一種是加入表面活性劑，通過降低表面張力促進液滴浸潤，但表面活性劑降低表面張力的能力有限。另一種就是向液滴里加入少量聚合物來增加液體粘度，從而抑制反彈回縮，但由在葉面鋪展面積小，難以實現農藥噴霧應用。因此開發出一類新型高效的表面活性劑是一項非常重要且具有挑戰性的科學任務。
近日，華中師范大學李海兵教授（點擊查看介紹）團隊開發了一種超分子兩親性表面活性劑，利用多親水頭基的氨基柱[5]芳烴(AP5A)與疏水分子癸酸(G1)的主客動態自組裝，調控農藥液滴在超疏水界面上的鋪展沉積。研究表明：AP5A與G1的自組裝結構可以改善液滴在超疏水界面上的浸潤性，其鋪展面積相比于對照組液滴增大了5倍。其超鋪展機理為：AP5A包結G1形成超兩親復合物并自組裝形成囊泡，進而通過降低液滴的表面張力來促進液滴在超疏水界面上的鋪展沉積。該研究為解決農藥液滴在超疏水界面上的沉積問題提供了一種新策略，為“發展綠色農業 農藥減量增效”的重大國家戰略貢獻科技力量。
這一成果近期發表在Journal of Agricultural and Food Chemistry 上，并被評選為封面論文（Front Cover），華中師范大學碩士研究生劉佩為第一作者，李海兵教授為通訊作者。
Promoting the Spreading of Droplets on a Superhydrophobic Surface by Supramolecular Amphiphilic Complex-Based Host–Guest Chemistry
Pei Liu, Ming Cheng, Huijuan Zhang, Jiaxin Quan, Hewei Yan, Siyun Zhang, Lei Yang, Haibing Li*, and Guangfu Yang
J. Agric. Food Chem., 2021, 69, 9545–9550, DOI: 10.1021/acs.jafc.1c02656
李海兵教授介紹
李海兵，華中師范大學桂子學者特聘教授，教育部新世紀優秀人才，湖北省杰出青年人才。曾獲教育部自然科學二等獎，湖北省自然科學獎，湖北省青年科技獎，武漢市青年科技獎。1998年于華中科技大學化學學院獲得學士學位，2003年于武漢大學獲理學博士，2003年至2004年在法國國家科研中心（CNRS）從事博士后研究，2004年至2005年在華中科技大學生命科學與技術學院任教，2006年至今在華中師范大學化學學院任教，2010年至2012年在中科院化學所從事博士后研究（合作導師：江雷院士），2015年至2016年作為高級訪問學者訪問美國猶他大學（合作教授：Henry S. White 院士和Peter Stang院士）。主持承擔包括國家重點研發計劃、國家自然科學基金等多項項目。