Articolo metodologico

Protocollo sperimentale per Indagare particelle aerosol di un prodotto in base alle abrasioni e Under atmosferici ambientale

7.1K visualizzazioni

DOI:

10.3791/53496

16 settembre 2016

In questo articolo

Sommario

In questo articolo, un protocollo sperimentale per indagare aerosol di particelle di un prodotto sotto all'abrasione e alle intemperie ambientale è presentato. Risultati sulla emissione di nanomateriali ingegnerizzati, sotto forma di aerosol sono presentati. Lo specifico set-up sperimentale è descritta in dettaglio.

Abstract

Il presente articolo presenta un protocollo sperimentale per studiare l'aerosolizzazione delle particelle di un prodotto sotto abrasione e sotto agenti atmosferici ambientali, che è un elemento fondamentale per l'approccio di nanosicurezza-by-design di prodotti nanostrutturati per il loro sviluppo durevole. Questo approccio è fondamentalmente preventivo in cui l'attenzione è posta sulla minimizzazione dell'emissione di aerosol di nanomateriali ingegnerizzati durante la fase di utilizzo del ciclo di vita del prodotto. Ciò può essere ottenuto modificando le proprietà del materiale durante la fase di progettazione senza compromettere nessuno dei suoi vantaggi aggiuntivi. In questo articolo, viene presentato un protocollo sperimentale per studiare la nanosicurezza fin dalla progettazione di tre prodotti nanostrutturati commerciali rispetto alla loro sollecitazione meccanica e agli agenti atmosferici ambientali. Il mezzo scelto per l'applicazione della sollecitazione meccanica è un processo di abrasione e per l'invecchiamento ambientale, è un'esposizione accelerata ai raggi UV in presenza di umidità e calore. L'eventuale emissione di nanomateriali ingegnerizzati è studiata in termini di numero, concentrazione, distribuzione dimensionale, morfologia e composizione chimica. Lo scopo del protocollo è quello di studiare l'emissione per campioni di prova e condizioni sperimentali che corrispondono a situazioni di vita reale. Si è scoperto che l'applicazione delle sole sollecitazioni meccaniche emette gli aerosol dei nanomateriali ingegnerizzati in cui il nanomateriale ingegnerizzato è sempre incorporato all'interno della matrice del prodotto, quindi un elemento rappresentativo del prodotto. In tal caso, gli aerosol emessi comprendono sia nanoparticelle che microparticelle. Ma se le sollecitazioni meccaniche sono accoppiate con l'erosione ambientale, il protocollo sperimentale rivela che l'eventuale deterioramento del prodotto, dopo una certa durata di alterazione, può portare anche all'emissione di aerosol di nanomateriali ingegnerizzati liberi.

Introduzione

Con una rapida maturità nella nanotecnologia, suo avanzamento è guidato da una rapida commercializzazione di prodotti contenenti nanomateriali ingegnerizzati (ENM), con notevoli proprietà. Come descritto da Potocnick 1 nell'articolo 18 (5), del regolamento 1169/2011, emanato dalla Commissione Europea, ENM può essere definita come "qualsiasi materiale intenzionalmente fabbricato, contenente particelle, allo stato libero o come un aggregato o come un agglomerato e dove, per il 50% o più delle particelle nella distribuzione dimensionale numerica, una o più dimensioni esterne siano comprese fra 1 nm e 100 nm ". Inoltre, i prodotti contenenti ENM, sia nella loro massa solida o sulle loro superfici solide o nelle loro sospensioni liquide, può essere definito come nanostrutturati prodotti. Diversi tipi di ENM con diverse formulazioni e funzionalizzazioni vengono usati in tali prodotti secondo la natura dell'applicazione budget. I prodotti possono essere sotto forma di coatings, vernici, piastrelle, mattoni delle case, concret e ecc.

Per quanto riguarda la ricerca è interessato, si può anche trovare un enorme numero di pubblicazioni sulle innovazioni che sono state compiute attraverso nanotecnologie. Nonostante questa enorme di ricerca, i tratti interessanti di ENM sono in fase di sonda per il potenziale di salute o pericoli per l'ambiente a causa della loro tendenza a ottenere rilasciato o emesso in aria sotto forma di aerosol durante l'uso o la trasformazione dei prodotti nanostrutture (ad esempio Oberdorster et al . 2, Le Bihan et al. 3 e Houdy et al. 4). Kulkarni et al. 5 definisce un aerosol come la sospensione di particelle solide o liquide nel mezzo gassoso. Hsu e Chein 6 hanno dimostrato che, durante l'utilizzo o la lavorazione di un prodotto nanostrutturato, un prodotto nanostrutturato è sottoposto a varie sollecitazioni meccaniche e agli agenti atmosferici ambientale che facilitano un taleemissioni.

Secondo Maynard 7, dopo l'esposizione, questi aerosol di ENM possono interagire con l'organismo umano per inalazione o cutanea contatti e ottenere depositati all'interno del corpo che di conseguenza possono causare vari effetti negativi, tra cui quelle cancerogene. Così, una conoscenza approfondita del fenomeno delle emissioni ENM è di fondamentale importanza dato l'uso senza precedenti di prodotti nanostrutturati, come detto da Shatkin et al. 8. Questo potrebbe non solo aiutare a evitare le complicazioni impreviste relativi alla salute derivanti dalla loro esposizione, ma anche per favorire la fiducia del pubblico nelle nanotecnologie.

Tuttavia, il problema legato all'esposizione ora ha iniziato a ricevere attenzione da parte della comunità di ricerca ed è stato recentemente evidenziato da varie unità di ricerca in tutto il mondo (ad esempio, Hsu e Chein 6, Göhler et al. 9, Allen et al. 10, Allen et al. 11, Al-Kattan et al. 12, Kaegi et al. 13, Hirth et al. 14, Shandilya et al. 15, 31, 33, Wohlleben et al. 16, Bouillard et al. 17, Ounoughene et al. 18). Considerando la diffusione su larga scala di prodotti nanostrutturati nei mercati commerciali, l'approccio più efficace per affrontare il problema sarebbe stata una preventiva. In un tale approccio, un prodotto è concepito in modo tale che sia "Nanosafe-by-design" o "Design for Nanotechnology sicuro" (Morose 19) Per esempio, basso emissivo. In altre parole, massimizza loro benefici nella soluzione dei problemi durante il suo utilizzo mentre emette una quantità minima di aerosol nell'ambiente.

Per testare l'Nanosafety by design durante la fase di utilizzo di un prodotto nanostrutturato, gli autori presentano una metodologia sperimentale adeguatoa farlo nel presente articolo. Questa metodologia consiste di due tipi di sollecitazioni: (i) meccaniche e (ii) ambientale che mirano a simulare la vita reale sollecitazioni alle quali il prodotto nanostrutturato, un mattone muratura, è sottoposto a durante la sua fase di utilizzo.

(I) Un apparato di abrasione lineare che simula la sollecitazione meccanica. La sua forma originale e commerciale, come mostrato in Figura 1A, viene fatto riferimento in numerosi test standard riconosciuti a livello internazionale come ASTM D4060 20, ASTM D6037 21 e ASTM D1044 22. Secondo Golanski et al. 23, grazie al suo design robusto e user-friendly, la sua forma originale è già utilizzato ampiamente nelle industrie per analizzare le prestazioni dei prodotti come vernici, rivestimenti, metallo, carta, tessile, ecc Lo stress di essere applicato attraverso questo apparecchio corrisponde alla tipica applicata in un ambiente domestico, per esempio, camminare conscarpe e lo spostamento di oggetti diversi in una famiglia (Vorbau et al. 24 e Hassan et al. 25). Nella Figura 1A, un bar spostando orizzontalmente sposta l'abrasivo standard in un avanti e indietro il movimento sulla superficie del campione. L'usura abrasione si verifica alla superficie di contatto per attrito al contatto. L'entità dell'usura abrasione può essere variato variando il carico normale (F N) che agisce nella parte superiore della abradant. Cambiando il tipo del valore di carico abrasivo e normale, si può variare l'abrasività e quindi la sollecitazione meccanica. Morgeneyer et al. 26 hanno sottolineato che il tensore stress per essere misurato durante l'abrasione è composto da componenti normali e tangenziali. La tensione normale è il risultato diretto del carico normale, cioè, di F N che lo sforzo tangenziale è il risultato di the tangenzialmente agendo processo attrito, misurata come forza (F T) ed atti paralleli o anti-parallela alla direzione in cui si svolge l'abrasione. Nella forma originale di questo apparato all'abrasione, non si può determinare F T. Pertanto, il ruolo delle sollecitazioni meccaniche durante l'aerosol di ENM non può completamente essere determinato. Per sradicare questa limitazione, come descritto in dettaglio da Morgeneyer et al. 26, abbiamo (a) modificata sostituendo la barra orizzontale in acciaio già installato da una replica in alluminio 2024 lega e (b) montato un estensimetro sulla superficie superiore di questa barra in lega di alluminio replicato. Ciò è mostrato nella Figura 1B. Questo strain gauge ha 1,5 mm di lunghezza attiva griglia di misurazione e 5,7 mm di corsa utile del vettore griglia. Esso è formato da una lamina costantana avente 3,8 um di spessore e 1,95 ± 1,5% del fattore di taratura.Una misurazione corretta delle sollecitazioni meccaniche sono assicurati attraverso un amplificatore estensimetrico dinamica che è collegato in serie al estensimetro, consentendo una misurazione affidabile della deformazione prodotta nel misuratore. I dati trasmessi attraverso l'amplificatore viene acquisito utilizzando il software di acquisizione dati.

figure-introduction-1
Figura 1. abrasione Apparecchi e Strain Gauge. La forma standard commerciale dell'apparato abrasione Taber (A) con controlli di velocità all'abrasione, durata e lunghezza della corsa. La barra di acciaio montato in origine è stato sostituito da una barra di alluminio ed è stato inoltre dotato di un estensimetro (B) per misurare la forza tangenziale (F T). clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Nel Trong> Figura 2, il completo set-up sperimentale è mostrato in cui questo apparato di abrasione Taber modificato è posto sotto la conformità di un posto di lavoro nanosecured. Un aereo particella libera è costantemente in circolazione all'interno di questo posto di lavoro a una portata di 31.000 l / min. Ha una efficienza del filtro particella di 99,99% ed è già stato impiegato con successo da Morgeneyer et al. 27 in test polverosità varie nanoparticelle.

figure-introduction-2
Figura 2. set-up sperimentale (Shandilya et al. 31). Una struttura di lavoro nanosecured di effettuare i test di abrasione e in tempo reale caratterizzazione (sia qualitative e quantitavive) delle particelle di aerosol generati. Una piccola frazione dell'aria particella libera passa attraverso un'asola all'interno della camera di emissione di eliminare il suo fondo particelle concentrazione del numero.PLOAD / 53496 / 53496fig2large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Il motore dell'apparato abrasione viene tenuto fuori e la sua parte linearmente scorrevole è mantenuto all'interno di una camera di prova emissioni auto-progettato, con dimensioni 0,5 m × 0,3 m × 0,6 m, (dettagli Le Bihan et al. 28). Aiuta a prevenire le emissioni del motore l'apparato di abrasione 'di interferire nei risultati del test. Il campionamento delle particelle di aerosol prodotte avviene all'interno della vicinanza di una cappa simmetrica radiale (volume di 713 cm 3). Impiegando tale cappa, le particelle di aerosol perdite dovute alla loro deposizione sulle superfici possono essere minimizzati. L'altro vantaggio comprende aumento della concentrazione di particelle di aerosol numero a causa di un volume relativamente inferiore della cappa rispetto alla camera di prova di emissione. Grazie a questa configurazione, una vera caratterizzazione tempo e l'analisi di aerosol di particelles sempre generato durante l'usura abrasione può essere fatto in via sperimentale in termini di concentrazioni numero, distribuzioni di dimensioni, composizioni e forme elementari. Secondo Kulkarni et al. 5, la concentrazione numero di ENM aerosol particelle possono essere definiti come "il numero di ENM presente nell'unità centimetro cubo d'aria". Analogamente, la distribuzione dimensionale degli aerosol ENM è "il rapporto corrispondente al quantitativo di una proprietà ENM (solitamente numero e massa concentrazioni) associati con particelle in un dato intervallo di dimensioni".

Un contatore di particelle (intervallo di grandezza misurabile: 4 nm a 3 micron) misura l'aerosol particelle concentrazione numerica (PNC). I sizers particelle (misurabile misure: 15 nm - 20 micron) misurano la distribuzione delle dimensioni delle particelle (PSD). Un campionatore particelle di aerosol (descritto in dettaglio da R'mili et al. 30) viene utilizzato per la raccolta di particelle attraverso la tecnica di filtrazione su una griglia di maglia di rame poroso che può essere utilizzato in seguito a Transmission Electron Microscope (TEM) per varie analisi qualitative delle particelle rilasciate.

(ii) La sollecitazione ambientale può essere simulato attraverso invecchiamento artificiale accelerato in una camera atmosferici, illustrata in figura 3. Come mostrato da Shandilya et al. 31, le condizioni atmosferiche possono essere tenuti in conformità alle norme internazionali o essere personalizzati a seconda della tipo di simulazione. L'esposizione UV viene fornita tramite lampada allo xeno (300 - 400 nm) installato con un filtro radiazione ottica. L'azione di pioggia simulata spruzzando deionizzata e acqua purificata su di loro. Un serbatoio è disposto sotto i campioni di prova per raccogliere l'acqua di deflusso. L'acqua raccolta o il percolato può essere utilizzato successivamente per eseguire l'analisi ENM lisciviazione.

figure-introduction-3
Figura 3. atmosferici Camera. La forma commerciale del XLS Suntest + camera atmosferici contiene una cappa in acciaio inox all'interno del quale sono collocati i campioni nanocoated. Il serbatoio dell'acqua è posizionato sotto il cofano che è la fonte di acqua da spruzzare all'interno della cappa. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

NOTA: La tecnica presentata nel protocollo qui non si limita ai campioni presentati ma può essere utilizzato per altri campioni pure.

1. artificiale atmosferici [Platform CEREGE, Aix en Provence]

  1. Prelevare un campione di 250 ml di acqua deionizzata e purificata da spruzzare in un becher. Immergere la punta di un contatore dell'acqua di conducibilità in acqua. Nota la conducibilità dell'acqua. Ripetere il processo e annotare la conducibilità acqua ogni volta.
    NOTA: In base alla norma ISO 16474 32, non dovrebbe mai essere superiore a 5 S / cm.
  2. Dopo la misurazione della conduttività, collegare la sorgente di acqua al serbatoio della presente camera atmosferici sotto la cappa in acciaio inox (mostrato in Figura 3).
  3. Collegare il beccuccio troppopieno sul retro della camera ad una apertura di scarico attraverso un tubo flessibile.
  4. Posizionare i campioni nanocoating a tempo nella cappa in acciaio inox e chiudere la porta. per EnAbLe una valutazione statistica dei risultati, utilizzare un minimo di tre identici campioni nanocoating e di riferimento.
  5. Sulla console digitale, presente sulla facciata della camera atmosferici, selezionare un ciclo 2 hr composto di 120 min di luce UV, 102 min secco e 18 min acqua nebulizzata.
  6. Inserire il numero di cicli pari a 2658 che corrisponde a 7 mesi.
  7. Scegliere il livello di irradiazione della lampada allo xeno pari a 60 ± 5 W / m 2.
  8. Impostare la temperatura ambiente a 38 ° C.
  9. Avviare il test atmosferici premendo il tasto LANCIO sulla console.

2. all'abrasione e ENM Aerosol caratterizzazione [INERIS S-NANO Platform, Verneuil]

NOTA: Prima di utilizzare, pre-verifica l'aerosol di particelle che caratterizza gli strumenti su un banco di calibrazione di INERIS S-NANO piattaforma che comprende parti separate e già installati contatore di riferimento. Seguendo un protocollo specifico, in modo che gli strumenti sono prop lavorandorettamente.

  1. Montare tutte le unità e gli strumenti indicati nel set-up sperimentale ed effettuare i collegamenti necessari, come illustrato nella figura 2 (dettagli sulle unità e la creazione di strumenti sono forniti in Shandilya et al. 33).
  2. Accendere la circolazione dell'aria particella libera all'interno del workpost nanosecured premendo il tasto ON FLUX.
  3. Rendere questa aria libera delle particelle di passare attraverso la camera di prova delle emissioni con l'apertura della camera e di tenerlo aperto vicino al palo lavoro nanosecured.
  4. Per impostare l'esperimento, collegare il contatore di particelle direttamente alla camera di prova di emissione per misurare la concentrazione numerica istantanea delle particelle all'interno della camera. Osservare il valore di concentrazione direttamente sul bancone del display.
  5. Mentre l'aria particella libera passa attraverso la camera, continuerà a monitorare questo valore di concentrazione numero istantanea fino a che non scende a zero. In questo modo, affinché ilCamera priva di qualsiasi fondo particella.
  6. Nel frattempo, smussare i bordi dello standard di forma cilindrica abradant ruotando delicatamente una sua estremità in avanti e indietro il movimento all'interno della scanalatura di uno strumento fornito con l'apparato di abrasione.
  7. Usando una bilancia digitale con una precisione di misura di almeno 0,001 g, pesare il abrasivo e campione da abrasa.
  8. Una volta fatto, fissare il abradant smussata all'albero verticale dell'apparecchiatura all'abrasione attraverso un mandrino presente al suo fondo.
  9. Posizionare il prodotto nanostrutturato per abradere leggermente sotto la abrasivo fisso e fissare saldamente la sua posizione sul sistema di montaggio.
  10. Aprire il campionatore aerosol e, utilizzando una pinzetta, inserire una griglia maglia di rame all'interno della scanalatura con il suo lato più luminoso verso l'alto. Mettere un anello circolare attraverso la rete per risolvere il problema.
  11. Chiudere il campionatore e collegarlo ad una pompa attraverso un filtro a un'estremità (cioè verso il lato più scuro della griglia) e alla sorgente particelle sulla OTHer estremità (cioè verso il lato più luminoso della griglia). Montare il carico normale richiesto sulla albero verticale utilizzando i pesi morti.
  12. Attraverso il contatore di particelle, verificare se la concentrazione di fondo particelle all'interno della camera aperta è sceso a zero. In caso contrario, attendere che. Se sì, chiudere la porta della camera di prova delle emissioni.
  13. Via le console digitali sugli strumenti, impostare manualmente le portate del contatore di particelle e le sizers come segue: CPC- 1,5 l / min; SMPS- 0,3 l / min; APS-5 l / min
  14. Impostare la durata complessiva di campionamento a 20 minuti per tutti questi tre strumenti. Impostare la durata all'abrasione e velocità pari a 10 min e 60 cicli al minuto, rispettivamente nell'apparato all'abrasione.
  15. Collegare l'estensimetro all'amplificatore strain gauge dinamica. Collegare l'amplificatore estensimetrico dinamico nel computer che viene utilizzato per l'acquisizione dei dati utilizzando il software installato.
  16. Aprire il software.
  17. Fare clic su Nuovo DAQ PROJECT per Openna un nuovo file di acquisizione dati.
  18. Fermare l'opzione per l'acquisizione dei dati in tempo reale cliccando Live Update
  19. Clicca 0 Esegui per impostare il valore del segnale di riferimento uguale a zero.
  20. Riaccendere l'acquisizione dei dati in diretta cliccando Live Update.
  21. Clicca VISUALIZZAZIONE per scegliere la modalità grafica in tempo reale di rappresentazione dei dati.
  22. Fare clic su Nuovo per aprire i modelli.
  23. Scegliere il pannello SCOPE opzione, per esempio.
  24. Avviare l'acquisizione dati nei contatori di particelle e sizers contemporaneamente.
  25. Dopo un ritardo di circa. 5 min, avviare l'abrasione.
  26. Fare clic su Start nella finestra del software di acquisizione dati per acquisire i segnali estensimetriche corrispondenti alla abrasione in corso.
  27. Dopo 2 min, accendere la pompa collegata al MPS.
  28. Mantenere la pompa in funzione 2 - 4 min a seconda della quantità di emissioni di particelle di aerosol. NOTA: Il numero di particelle di aerosol campionati utilizzando MPS dovrebbe essere ottimale in numero vale a dire,né troppo scarse né troppo surplus che potrebbe impedire una approfondita analisi microscopica.
  29. Una volta che l'abrasione si ferma, spegnere l'acquisizione dei dati facendo clic su STOP.
  30. Salvare i dati acquisiti facendo clic su Salva DATI ORA.
  31. Dopo il bancone e sizers fermano l'acquisizione di dati, aprire la camera di prova di emissione e pesare di nuovo il abrasivo e prodotti nanostrutturati abrasa.
  32. Continuare l'intero processo per ogni prova di abrasione.
  33. Una volta che i test di abrasione, ancora una volta verificare l'aerosol tre particelle caratterizzando gli strumenti sono in panchina taratura di INERIS S-NANO piattaforma.

3. Analisi TEM della Tecnica Sospensioni- Liquido Goccia Deposizione [INERIS Piattaforma di calibrazione, Verneuil]

  1. Preparare una soluzione acquosa all'1% del volume diluita della sospensione liquida (cioè il 'vernice') aggiungendo 1 parte della sospensione di rivestimento in 99 parti di acqua filtrata e deionizzata.
  2. Aprire la baiar della macchina glow discharge
  3. Impostare le seguenti condizioni operative: 0,1 mbar, 45 mA, 3 min di durata.
  4. Per fare una griglia maglia TEM rame idrofila dal suo trattamento al plasma, metterlo sul supporto metallico. Chiudere il coperchio e avviare il motore. Dopo 3 minuti, si arresta automaticamente.
  5. Estrarre la griglia idrofila maglia girato utilizzando una pinzetta. Posizionare delicatamente con il lato più luminoso fino. Deposita una goccia della soluzione diluita (8 ml circa.) Sulla griglia maglia idrofila utilizzando una siringa.
  6. Essiccare griglia mesh in una camera chiusa in modo che il contenuto di acqua viene evaporata e le particelle costituenti stare depositato sulla griglia. Assicurarsi che la griglia di maglia non viene caricata con le particelle vaganti che possono essere facilmente identificati come forme circolari o filo che sono caratteristici di particelle di olio o fuliggine.
  7. Una volta pronto, mettere la griglia nella sonda TEM e effettuare l'analisi microscopica. [elettrone tensione di accelerazione 120 kV, cf ] 31.
  8. Se la griglia appare troppo carico di particelle di analizzare, abbassare la percentuale di diluizione e il volume della goccia depositato. Il volume massimo un operatore è in grado di depositare è pari a circa 12 microlitri.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

I campioni di prova
I protocolli presentati in questo articolo sono stati applicati a tre differenti prodotti nanostrutturati commerciali. Un focus è messo qui sui dettagli del metodo sperimentale:
(a) mattoni allumino-silicati rinforzati con nanoparticelle di TiO2, (11 cm x 5 cm x 2 cm). Essa trova la sua applicazione frequente nella costruzione di facciate, muri di casa, piastrelle, pavimenti, ecc Le proprietà del materiale lungo un...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

Nel presente articolo, un'indagine sperimentale della Nanosafety-by-design di prodotti nanostrutturati commerciali è presentato. Il Nanosafety by design di qualsiasi prodotto può essere studiata in termini di PNC e PSD quando è sottoposto a sollecitazioni meccaniche e agli agenti atmosferici ambientale. I prodotti scelti per lo studio sono allumino-silicato di mattoni rinforzato con nanoparticelle di TiO2, smalto con il CEO 2 nanoparticelle e nanorivestimenti fotocatalitici con nanopartice...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato svolto nell'ambito del Labex SERENADE (ANR-11-LABX-0064) e del Progetto A*MIDEX (ANR-11-IDEX-0001-02), finanziato dal programma del governo francese, Investissements d'Avenir, e gestito dall'Agenzia Nazionale di Ricerca Francese (ANR). Ringraziamo il Ministero dell'Ambiente francese (DRC 33 e Programma 190) e ANSES (Nanodata Project 2012/2/154, APR ANSES 2012) per aver finanziato il lavoro. Siamo ugualmente grati a Olivier Aguerre-Chariol, Patrice Delalain, Morgane Dalle, Laurent Meunier, Pauline Molina e Farid Ait-Ben-Ahmad per la loro collaborazione e consulenza durante gli esperimenti.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Muratura fotocalicaNanofrance Technologies Campionedi prova
Mattone in muratura (rif. 901796)CastoramaSupporto per campione di prova
Microscopio ottico (modello Imager.M1m)Carl Zeiss
MicroImaging GmbH
Per analisi microcopica
Spettroscopio a dispersione di energia (modello X-max)Oxford InstrumentsPer elementare Analisi della composizione
Trasmissione Elettron
Microscopio (modello CM12)
PhilipsPer analisi microscopiche
Camera di invecchiamento (modello Suntest XLS+)AtlasPer l'invecchiamento artificiale accelerato
Lampada ad arco allo xeno (modello NXE 1700)Sorgente di raggi UVAmetek SAS
Spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente (modello 7500cx)Agilent TecnologiePer l'analisi di campioni di acqua di percolato
Abrasivo lineare Taber (modello 5750)Taber Inc.Per
abrasione Taber H38 abrasivoTaber Inc.Per abrasione
Contatore di particelle di condensazione 3775TSIPer il conteggio del numero di concentrazioni di particelle di aerosol
Misuratore di particelle aerodinamico 3321TSIPer misurare la dimensione delle particelle di aerosol 
Analizzatore di mobilità differenziale 3081TSIPer misurare le dimensioni delle particelle di aerosol.
Mini campionatore di particelleEcomesurePer il campionamento delle particelle di aerosol
Gilian LFS-113 Pompa di campionamento dell'aria personale a basso flussoSensidynePer il campionamento delle particelle di aerosol

Riferimenti

  1. Potocnick, J. European Commission Recommendation on the definition of nanomaterial (2011/696/EU). , (2011).
  2. Oberdorster, G., Oberdorster, E., Oberdorster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ Health Persp. 113 (7), 823-839 (2005).
  3. Le Bihan, O., Shandilya, N., Gheerardyn, L., Guillon, O., Dore, E., Morgeneyer, M. Investigation of the Release of Particles from a Nanocoated Product. Adv Nanoparticles. 2 (1), 39-44 (2013).
  4. Houdy, P., Lahmani, M., Marano, F. Nanoethics and Nanotoxicology. , 1st ed, Springer. Heidelberg, Germany. (2011).
  5. Kulkarni, P., Baron, P. A., Willeke, K. Aerosol Measurement: Principle, Techniques and Applications. , 3rd ed, John Wiley and Sons. Hoboken, NJ, USA. (2011).
  6. Hsu, L. Y., Chein, H. M. Evaluation of nanoparticle emission for TiO2 nanopowder coating materials. J Nanopart Res. 9 (1), 157-163 (2007).
  7. Maynard, A. D. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444 (1), 267-269 (2006).
  8. Shatkin, J. A., et al. Nano risk analysis: advancing the science for nanomaterials risk management. Risk Anal. 30 (11), 1680-1687 (2011).
  9. Göhler, D., Nogowski, A., Fiala, P., Stintz, M. Nanoparticle release from nanocomposites due to mechanical treatment at two stages of the life-cycle. Phys Conf Ser. 429, 012045(2013).
  10. Allen, N. S., et al. Ageing and stabilisation of filled polymers: an overview. Polym Degrad Stabil. 61 (2), 183-199 (2004).
  11. Allen, N. S., et al. Degradation and stabilisation of polymers and coatings: nano versus pigmentary titania particles. Polym Degrad Stabil. 85 (3), 927-946 (2004).
  12. Al-Kattan, A., et al. Release of TiO2 from paints containing pigment-TiO2 or nano-TiO2 by weathering. J Environ Monitor. 15 (12), 2186-2193 (2013).
  13. Kaegi, R., et al. Synthetic TiO2 nanoparticle emission from exterior facades into the aquatic environment. Environ Pollut. 156 (2), 233-239 (2008).
  14. Hirth, S., Cena, L., Cox, G., Tomovic, Z., Peters, T., Wohlleben, W. Scenarios and methods that induce protruding or released CNTs after degradation of nanocomposite materials. J Nanopart Res. 15 (2), 1504-1518 (2013).
  15. Shandilya, N., Le Bihan, O., Morgeneyer, M. A review on the study of the generation of (nano-) particles aerosols during the mechanical solicitation of materials. J Nanomater. 2014, 289108(2014).
  16. Wohlleben, W., et al. On the lifecycle of nanocomposites: comparing released fragments and their in vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites. Small. 7 (16), 2384-2395 (2011).
  17. Bouillard, J. X., et al. Nanosafety by design: risks from nanocomposite/nano waste combustion. J Nanopart Res. 15 (1), 1519-1529 (2013).
  18. Ounoughene, G., et al. Behavior and fate of Halloysite Nanotubes (HNTs) when incinerating PA6/HNTs nanocomposite. Environ Sci Technol. 49 (9), 5450-5457 (2015).
  19. Morose, G. The 5 principles of "Design for Safer Nanotechnology". J Clean Prod. 18 (3), 285-289 (2010).
  20. ASTM International. ASTM D4060: Standard test method for the abrasion of organic coatings by the Taber abradant. , (2007).
  21. ASTM International. ASTM D6037: Standard test methods for dry abrasion mar resistance of high gloss coatings. , (1996).
  22. ASTM International. ASTM D1044: Standard test method for resistance of transparent plastics to surface abrasion. , (2008).
  23. Golanski, L., Guiot, A., Pras, M., Malarde, M., Tardif, F. Release-ability of nano fillers from different nanomaterials (toward the acceptability of nanoproduct). J Nanopart Res. 14 (1), 962-970 (2012).
  24. Vorbau, M., Hillemann, L., Stintz, M. Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings. J Aerosol Sci. 40 (3), 209-217 (2009).
  25. Hassan, M. M., Dylla, H., Mohammad, L. N., Rupnow, T. Evaluation of the durability of titanium dioxide photocatalyst coating for concrete pavement. Constr Build Mater. 24 (8), 1456-1461 (2010).
  26. Morgeneyer, M., Shandilya, N., Chen, Y. M., Le Bihan, O. Use of a modified Taber abrasion apparatus for investigating the complete stress state during abrasion and in-process wear particle aerosol generation. Chem Eng Res Des. 93 (1), 251-256 (2015).
  27. Morgeneyer, M., Le Bihan, O., Ustache, A., Aguerre Chariol, O. Experimental study of the aerosolization of fine alumina particles from bulk by a vortex shaker. Powder Technol. 246 (1), 583-589 (2013).
  28. Le Bihan, O., Morgeneyer, M., Shandilya, N., Aguerre Chariol, O., Bressot, C. Chapter 7. Handbook of Nanosafety: Measurement, Exposure and Toxicology. Vogel, U., Savolainen, K., Wu, Q., Van Tongeren, M., Brouwer, D., Berges, M. , Academic Press. San Diego, CA. (2014).
  29. Göhler, D., Stintz, M., Hillemann, L., Vorbau, M. Characterization of nanoparticle release from surface coatings by the simulation of a sanding process. Ann Occup Hyg. 54 (6), 615-624 (2010).
  30. R'mili, B., Le Bihan, O., Dutouquet, C., Aguerre Charriol, O., Frejafon, E. Sampling by TEM grid filtration. Aerosol Sci Tech. 47 (7), 767-775 (2013).
  31. Shandilya, N., Le Bihan, O., Bressot, C., Morgeneyer, M. Emission of Titanium Dioxide Nanoparticles from Building Materials to the Environment by Wear and Weather. Environ Sci Technol. 49 (4), 2163-2170 (2015).
  32. AFNOR. ISO 16474-1: Paints and varnishes − Methods of exposure to laboratory light sources − Part 1: General guidance. , (2012).
  33. Shandilya, N., Le Bihan, O., Bressot, C., Morgeneyer, M. Evaluation of the particle aerosolization from n-TiO2 photocatalytic nanocoatings under abrasion. J Nanomater. 2014, 185080(2014).
  34. Shandilya, N., Le Bihan, O., Morgeneyer, M. Effect of the Normal Load on the release of aerosol wear particles during abrasion. Tribol Lett. 55 (2), 227-234 (2014).
  35. White, L. R. Capillary rise in powders. J Colloid Interf Sci. 90 (2), 536-538 (1982).
  36. Murray, M. Cracking in coatings from colloidal dispersions: An industrial perspective. Proceedings Rideal Lecture. , Available from: http://www.soci.org/~/media/Files/Conference%20Downloads/2009/Rideal%20Lectures%20Apr%2009/Murray.ashx (2009).
  37. Dufresne, E. R., et al. Flow and fracture in drying nanoparticle suspensions. Phys Rev Lett. 91, 224501(2003).
  38. Hare, C. H. The degradation of coatings by ultraviolet light and electromagnetic radiation. JPCL. , (1992).
  39. Tirumkudulu, M. S., Russel, W. B. Cracking in drying latex films. Langmuir. 21 (11), 4938-4948 (2005).
  40. Shandilya, N., Morgeneyer, M., Le Bihan, O. First development to model aerosol emission from solid surfaces subjected to mechanical stresses: I. Development and results. J Aerosol Sci. 89, 43-57 (2015).
  41. Shandilya, N., Morgeneyer, M., Le Bihan, O. First development to model aerosol emission from solid surfaces subjected to mechanical stresses: II. Experiment-Theory comparison, simulation and sensibility analysis. J Aerosol Sci. 89, 1-17 (2015).
  42. Bressot, C., et al. Environmental release of engineered nanomaterials from commercial tiles under standardized abrasion conditions. J Hazardous Materials. , (2016).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi permesso

Tag

Processo di abrasioneProdotti nanostrutturatiNanosafety by designCamera di prova per emissioniContatore di particelleCampionatore di aerosolAnalisi TEMDistribuzione dimensionale delle particelle

Articoli correlati