奈米矽片原理介紹及應用現況:

 

奈米矽片是由黏土經脫層處理形成每片100×100×1nm之片狀物,表面積可達700-800m2/g,每克約4×1016片矽片,每片並帶有20000個負電荷可完全融於水中。



 

矽片帶有大量永久性電荷,對有機物有很強的吸附能力,可抑制細菌滋生繁殖當矽片靠近病毒、真菌類、細菌時,會將蛋白質、有機分子或病毒外套蛋白吸附、破壞,無發生存及複製。

 

矽片無法進入細胞,對人類、動植物等多細胞生物是安全的,經LD50實驗證實,比食鹽還要安全,矽土或沸石在畜產飼料中當作食品,業已行之有年。

 

其絕佳之吸附特性,可吸附水中雜質、有機物、農藥、重金屬,對環境有益,甚至有減少植物受到重金屬汙染的可能。因為全部原料來自於天然土壤,沒有農藥、化學肥料殘留的問題,有機會運用成為有機資材。

 

奈米矽片曾運用於台南沙田牧場,作為雞隻飼養飲水添加。育成率97%,養殖期38天。無金黃色葡萄球菌、大腸桿菌感染。並有降低臭味,減少蚊蟲之效果。運用於土雞,則有生長期由105天,降低為90天的效果。



 

奈米矽片對畜牧業之可能幫助

(一)、取代抗生素,對抗細菌感染問題,促進生長

奈米矽片在極低濃度對絕大部分菌種有殺菌作用,相對於抗生素之作用效果比較表如下:

 

大腸桿菌、沙門氏桿菌等多種病菌抑制效果。(IC 50)

 

(二)、飼料添加奈米矽片,防止發霉,中和黴菌毒素

黴菌毒素在目前動物養殖行業面臨的重要問題中排第二位,僅次於飼料成本!2002年美國飼料年報中將黴菌毒素列為僅次於戴奧辛的對人類食物鏈造成巨大威脅的危險因素。據聯合國糧農組織估計,全世界每年大約有5%~7%的糧食遭受黴菌的侵蝕,25% 的穀物、飼料被黴菌毒素污染。

 

黴菌種類

黴菌毒素

可能存在的原料

溫度(oC)

麴菌屬

黃麴毒素

赭麴黴毒素

穀類及產油性種子
花生粉

椰子粉

3-45

鎌胞菌屬

Deoxynivalenol (DON)

嘔吐毒素

F-2

穀類及產油性種子

-4-30

綠黴菌屬

赭麴黴毒素

穀類

-2-37

黴菌中最重要的種類、毒性代謝物、可能存在的原料及生長溫度。

 

目前飼料中所用的黴菌毒素吸附劑種類有沸石、活性碳、蒙脫石等,國際上推薦的首選吸附劑是蒙脫石。經過浙江大學飼料科學研究所的測試,納米蒙脫石對黴菌毒素吸附力(%)如下:黃麴黴毒素,100%、玉米赤黴烯酮,87%、赭麯黴毒素,70%、麥角毒素,100%串珠鐮孢菌毒素,91%。奈米矽片則為表面積更大的蒙脫石,效果更佳。

         


(三)、抗病毒效果 (口蹄疫、輪狀病毒、禽流感…..)

奈米矽片有極佳的抗病毒效果,已成功證明可以消滅SARS病毒及N1N1禽流感病毒。

輪狀病毒是經由糞口途徑,通過接觸污染的手,表面和物件,並可能通過呼吸途徑。的糞便被感染的人可以包含超過 10萬億感染顆粒每克﹔如奈米矽片在飲食或飲水中大量中和病毒,並在飲水中加入奈米矽片,口中消毒,也許能降低病毒感染率。或在感染時,避免繼發型的大腸桿菌感染,造成死亡率上升。


奈米矽片使用於農作物之疫病防治

 

(一)、發展目標

  1. 農作物農藥、肥料取代之運用

l   水果

l   蘭花、高經濟價值花卉

l   稻米、小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物

l   葉菜類、根莖蔬菜類

l   有機農業

  1. 畜牧業之飼料添加、除蟲消毒
  2. 水產養殖之疾病防治、水質改善
  3. 園藝市場

 

(二)、現狀簡述

防治病蟲

木瓜

l   完全取代農藥

l   無白蚊叮咬 (假設:也許可控制果蠅)

l   可預防傳染、可控制擴散

l   農地不須輪耕

芒果

l   未染病

稻米

l   未染蚊枯病

荔枝

l   無病蟲害

毛豆、菜豆

l   無病蟲害

番茄

l   幼苗用兩次農藥,之後完全取代

蔬菜

l   減少農藥8成使用

小葉欖仁

l   黑龜神(蚜蟲),噴灑一次全部死亡

菠菜

l   小株時治療可消滅蚜蟲

嫩薑

l   腐化病不傳染(一般農藥無法治療)

 

增加產量、品質

木瓜

l   提早一個月收成,無果粉 (屏東七個月到提早到六個月,高雄八個月提早到七個月)

l   年產量增加四成

芒果

l   提早十五天結果

l   果粒較大

水稻

l   產量增加

l   米粒較飽滿,每一百斤價格增加200元,(約多兩成)

l   提早十五天生成

芭樂

l   果肉較脆甜

l   芭樂甜度較一般多三度

豌豆

l   豆莢大1/3

番茄

l   成熟從120天提早15天

l   果粒加大

l   生長延長半年

苦瓜

l   成熟從45天提早12天,33天可收成

l   根部粗壯三倍 (假設:也許可用於根菜類如蘿蔔、人蔘)

蔬菜

l   提早收成、植物茂盛

 

植物病害防治

矽片帶有大量永久性電荷,對有機物有很強的吸附能力,可抑制細菌滋生繁殖當矽片靠近病毒、真菌類、細菌時,會將蛋白質、有機分子或病毒外套蛋白吸附、破壞,無發生存及複製。

       

個別台灣植物常見病害如白粉病、立枯病、灰黴病、炭斑病、穿孔病、莖腐病、嵌紋病、葉斑病、褐根病、銹病、輪斑病,是否能有個別實驗室或田間試驗證明。

白粉病白粉菌(本病的病原是一群真菌,屬子囊菌綱,白粉菌目,白粉菌科)

立枯病

蔓割病:

植物蟲害防治

蚜蟲對蚜蟲(黑龜神)有效,可能原因為蚜蟲體內有許多「內共生細菌」,這些細菌能夠合成一些蚜蟲無法從植物韌皮部獲取的必需胺基酸

蚊子:稻米未染蚊枯病、木瓜無白蚊叮咬、雞舍可減少蚊蠅,原因待考。

果蠅:(未知,希望能有答案)。

小綠葉蟬:初步證明無法防治,有待考證。

其餘常見蟲害,包括木蝨、介殼蟲、粉蝨、蟎類、葉蜂、薊馬、毛毛蟲、金龜子、軍配蟲等是否能有個別實驗室或田間試驗證明。

木蝨

介殼蟲

粉蝨

蟎類

葉蜂

薊馬

毛毛蟲

金龜子

軍配蟲

 

(三)、農作物增加產量、品質

奈米矽片對植物生長的效果可能原因為

一、吸收UV,釋放可見光,增加葉片之光利用。(需實驗證明,轉換率、波長)

l   可吸收UV波段光源。

l   奈米矽晶具有PL(螢光)之特性,其發光範圍在500-900nm,波峰在800nm附近。

l   610 ~ 720nm  對光合作用與光週期效應有顯著影響
720 ~ 1000nm  刺激細胞延長,影響開花與種子發芽

二、奈米陶瓷可釋放紅外線

日本京都大學三室守教授領導的一個研究小組發現,盡管植物光合作用吸收的光能高低有所不同,但其效率相同。肉眼不可見的低能量紅外線同樣可使植物進行同等效率的光合作用。研究成果發表在近日美國《國家科學院院刊》(待更多證據證實)

三、矽可使作物表皮細胞矽質化,使作物的莖葉挺直,減少遮蔽使葉片光合作用增強

四、植物的生長也需要矽,它可以調解各種肥料在植物中的有效分配,使農作物健康生長。對缺矽土壤及農作物施用矽肥,結果表明各種農作物均有明顯的增產效果,其中花生增產15%-35%、麻類增產10%-25%、草莓增產30%-50%、西瓜增產10%-25%、玉米增產12%-20%、小麥增產10%-15%、水稻增產10%-20%。

五、可改善果實飽滿度,含糖量、著色率,提高農作物的品質和價位。

六、矽肥還可以增加水果的耐藏性和運輸性。

七、二氧化矽並可減少化肥對土壤酸化影響。

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