子計畫四：友善環境農業新穎材料研發與安全評估
主持人：薛涵宇
團隊成員：鄒裕民、何孟書、吳宗明、劉雨庭
一、子計畫推動重點、成果與特色亮點
本核心計畫目標在開發應用於友善農業奈米研究中心之綠色新穎材料，從材料合成、土壤改良到最終細胞反應，其應用效能及作用機制為本計畫一系列材料設計與改質技術之重要目標，希望在農業相關產業的生產上，朝自然、有機的生產方式，同時能兼顧到生產效益。108年度成果整理如下：
1. 利用農業廢棄物製備及改質生物炭對植物毒素酚酸之移除:
利用不同農業廢棄物進行不同溫度鍛燒及改質方式製備生物炭作為沒食子酸(gallic acid)吸附劑，以期望用在農作物連作障礙之有效改良資材。
2. 仿生材料於農業抗菌與抗藻表面之開發與應用:
以仿生的概念出發，在本研究中，我們使微胞化的PTFE在市售的熱縮性聚苯乙烯（PS）板材上進行自發性的表面起皺，製作出具有分層皺褶、堅固的奈米多孔聚四氟乙烯（PTFE）表面，表現出超疏水特性，藉由皺褶圖案的曲面特性和具黏性的界面活性劑增強黏附力，讓PS片材與奈米多孔PTFE層緊密，使這些表面具有機械強度，並發展自清潔特性，達到防污和減阻性能的功用；奈米結構的氧化鋅 (nZnO) 是適用於永續農業發展的一種材料，基於其獨特的性質，它具有顯著的潛力可以減少有害化學農藥的殘留，也可因應安全有機食品需求的日益增長。在該研究中，我們通過調控水熱反應的時間來進行不同型態氧化鋅的合成，分別有奈米棒狀(一維)，奈米片狀(二維)，以及奈米花狀顆粒(三維)。接著，在幾種對農業造成嚴重威脅的植物病原體上，對這些多結構的奈米氧化鋅進行抗菌性能的測試。結果顯示，三維的奈米花狀顆粒氧化鋅表現出優於其他結構的抗真菌活性，由研究結果可知，三維的奈米花狀顆粒因其具有特殊的抗菌性能機械層，使其成為適用於永續農業的一種材料。
3. 十六烷基胺改質層狀苯基磷酸鋅用於延緩生分解高分子之光降解:
本研究使用層狀苯基磷酸鋅(PPZn)的添加以延緩PBSA和PBAT的光降解行為。PPZn使用前以十六烷基胺進行改質(m-PPZn)，期望藉由十六烷基胺插層擴大PPZn的層間距，能使得m-PPZn在PBSA和PBAT中能有較好的分散性。
二、學術研究面向推動重點、成果與特色亮點
本計畫成果已累計投稿至國內研討會11篇論文，累計國際期刊8篇SCI論文。
三、產學合作面向推動重點、成果與特色亮點
未來針對連作障礙問題亦將於中國福建農林大學進行移地研究及合作。
四、研究貢獻面向推動重點、成果與特色亮點
本研究擬開發高酚酸吸附效能之生物炭，瞭解其做為改良特定作物連作障礙之可能性。在農業地膜方面，無論是市售且廣泛應用於農業用膜之生分解高分子(PBAT、PBSA)或由本實驗室合成但仍未廣泛見於市面之生分解高分子(PBST、Poly(cyclohexene carbonate))，經添加改質PPZn後皆能有效改善其性質，且對於該高分子於使用時之耐候性(光穩定性、熱穩定性)與使用後之廢棄處理(生物降解性)皆有正面影響。
五、環境建置面推動重點、成果與特色亮點
結合產官學界以增加學術研究之機會，以及能提供農民解決特定作物連作障礙之策略。在農業地膜方面，目前實驗室執行之生分解高分子之生物降解與光降解實驗皆為學術討論，若要實際與產業應用接軌，尚卻乏符合國際標準之實驗設備，此部分之不足仍有待向上爭取經費建構，使實驗成果能立即被產業使用。此外，為實際了解此農膜的應用成效，應進行實地的田野研究，以了解此農膜對農作物生長的影響與後續降解時對土壤環境的危害。
