摘要：本文叙述了静电喷雾技术的原理和特点，概述了静电喷雾的发展过程、理论研究和试验的现状与进展，并探讨了静电喷雾在农业上的应用前景与研究方向。

    0 引言
    自《中华人民共和国农业机械化促进法》颁布及中央农机购置补贴政策实施以来，我国农业生产从耕作到收获全过程已经基本实现机械化。植保机械也由以手动和小型为主向自动化和大型转变，但随着人们对于农产品药害残留、农业生态环境和劳动力节约的重视，对植保机械的发展也提出了更高的要求。其中静电喷雾技术凭借其附着性好、效率高、使用安全、成本低和污染少的特点，在植物保护中取得了广泛应用。

    1 静电喷雾技术原理和特点
    1.1静电喷雾的技术原理
    静电喷雾是在喷雾机喷嘴和标靶物体间建立高压静电场，利用高压静电给喷嘴充电，当液体流过喷头雾化后，通过电晕、接触式和感应式等不同的充电方法使雾滴带电而成为群体荷电雾滴。由于在喷头与喷雾目标间存在静电场，荷电雾滴在库仑力和其它力的作用下，作定向运动而被吸附在喷雾目标的各个部位，沉积在目标表面，具有高效、飘移散失少、减少环境污染等优点。
    1.2静电喷雾的特点
    静电技术在农业生产中主要用于静电选种、包衣、保鲜及喷雾等方面。其中静电喷雾具有以下特点：
    （1）雾滴体积小且均匀。静电喷雾可以有效降低雾滴尺寸，大幅提高雾滴谱均匀性。常规喷雾器雾滴直径200μm，手持超低量喷雾器雾滴直径50～80μm，静电喷雾雾滴尺寸可以降低到5～50μm。当静电电压为－20 kV时，雾滴谱均匀性提高约5%，雾滴尺寸降低约10%。
    （2）电荷相同。静电喷雾形成的雾滴都带有负电荷，由于带有同性电荷的雾滴在运动中相互排斥，无法发生聚集现象，所以覆盖面积大，对喷雾目标覆盖均匀。
    （3）包抄效应。荷电雾滴的感应作用使靶向物体的外部产生异性电荷，在电场力和相关力的作用下，雾滴吸附到喷雾目标上，并产生包抄效应。即荷电雾滴受作物表面感应电荷吸引包围靶向物体，而沉积到喷雾目标正面和背面，提高吸附效果。而使用常规喷雾方法，吸附在喷雾目标背面的雾滴很少。
    （4）持效期长。荷电雾滴对喷雾目标吸附能力很强，所以农药在植物叶子上粘附很牢靠，耐风吹雨淋，有较长的残效期，灭虫效果有较大幅度提高。实验表明，在野外露天场地上对苍蝇进行常规喷雾和静电喷雾60 min后，常规喷雾的平均杀伤率为36%，静电喷雾可以达到67%，接近于2倍。
    （5）限制因素多。静电喷雾不适用于不导电的农药干粉制剂；机械结构复杂，对材料要求高，制造成本也高；对操作人员的操作要求比较高。

    2 静电喷雾技术的发展历史
    2.1国外研究综述
    静电雾化现象最早是1745年Bose发现并提出来的，其后该领域研究进展缓慢。1882年，英国物理学家Rayleigh对自由射流的静电雾化（在感应电极作用下）进行研究，认为非静电雾化雾滴直径为静电雾化产生的雾滴直径的1.9倍，并且对靶向物体有很强的吸附能力，这是人类历史上首次对静电雾化通过理论分析，具有开拓性的历史意义。Jons通过实验对这一结论进行了验证后，静电喷雾超强的附着能力被广泛用于喷漆和印刷行业。到了20世纪40年代，美国佐治亚大学的学者利用静电进行农药药粉喷撒试验，证明利用静电场散布农药药粉能够大大提高药粉对植物的均匀性、附着率。随后，美国、加拿大也都开展了液体静电喷雾的深入研究。静电喷雾理论成熟之后，就是要使其为生产服务，首先要解决的技术关键是研制各类静电高压发生器和喷头。如日本研制了弥雾喷头、微型锥孔旋转喷头，英国研制了转盘式静电喷头，Selaw研制的嵌入式静电感应喷头。在静电喷雾的整机研制方面，美国领先了一步，在19世纪80年代，就出现了用于喷涂的静电喷粉机和温室用风送式静电喷雾机。90年代，美国的Law博士首次发明了气助静电喷雾系统（AA-ESS），可以产生30～50 nn直径的雾滴，而用电源低，耗电少，电荷一质量比则达10 mC/kg。其主要部件“气化诱电”喷头是有史以来最先进的喷药器械。目前，静电喷头技术发展迅速，日本麻场公司生产的静电喷头使用12 V直流电，能够产生40 kV的高压，可用于背负式机动喷雾喷粉机和喷杆喷雾机上，该喷头比普通喷头可减少药液损失65%，大大降低农药对环境的污染。前苏联的静电喷雾研究起步较晚，落后于欧洲和美国，是从20世纪80年代开始的。
    2.2国内研究综述
    中国关于静电喷雾技术的研究起步较晚，是从20世纪70年代开始的，但也取得部分成果。最早是上海静电喷雾实验协作组，上海明光仪表厂、丹阳电子研究所、太仓静电设备厂和北京农大等先后研制了手持转盘式静电喷雾器；南京林大研制了高射程静电喷雾机。虽然取得了一些实验数据并研制了设备，但是缺少进一步的理论研究，没有较大的突破。
    江苏理工大学的研究结论认为静电作用可以降低液体表面张力，减少雾化阻力，同性电荷间的排斥作用产生与表面张力相反的附加内外压力差，从而提高雾化程度。在此理论的支持下研制了转盘式手持微量静电喷雾器、车载式静电喷雾机和拖拉机牵引式风送静电喷雾机。南京林业大学的研究认为静电喷雾可提高蝗虫受药概率，同时可以增强农药雾滴在植株及蝗虫上的附着力，延长农药的残效期。
    国内首次将静电喷雾技术由实验室理论规模转化为科技成果的是江苏大学，朱和平、郑加强、闻建龙、贾卫东等专家教授，在建立室内静电喷雾实验系统和大量实验的前提下，依托一系列的国家“863”计划、“十一五”重大科技专项、国家自然科学基金等项目，成功突破静电喷雾技术的种种难关，研制了多种静电喷雾机械。其中朱和平建立了带电雾滴直径同电压、液滴表面张力、动力粘性系数、液体与气流的相对速度等参数的关系式。郑加强建立了描述风动转笼式静电喷头雾滴尺寸的数学模型。闻建龙认为液体的电导率对于静电喷雾的雾化质量和充电效果有较大影响。对水等电导率较好的液体，环状感应电极能取得较好的充电效果；而对柴油等绝缘液体，必须施加高强度电场才能使其有效充电，因此只有采用针状、锥状电极才能使其带上电荷。余扬证明了感应式充电效果最佳，并确认工作充电电压仅为3.5～4. 5 kV便可获得足够的充电效果。罗惕乾建立了环状电极充电电场的数学模型。周浩生建立了雾滴体积中径、荷质比和电极电压、组合电极、气液流量与压力间的函数关系。金晗辉认为在静电喷雾两相流流场中，粘性阻力是射流初始阶段气液相间作用最主要的因素，且输运相直接决定了喷雾的范围和射程。北京海农技术研究所在3 WFB-18型背负式机动植保多用机上加静电喷头和高压静电发生器，改装成3WFB -181型背负式机动静电喷雾机。

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