실험 프로토콜 마모에서 환경 풍화에서 제품의 입자 에어로졸을 조사하기

이 실험적 특성 분석 방법의 전반적인 목표는 제품 수명 주기 동안 나노물질의 입자 방출 거동을 예측하는 것입니다. 이 방법은 나노제품의 안전 수명을 예측하는 것과 같이 나노안전 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 나노물질에 대한 사용 기한을 제공하는 것을 목표로 합니다.

이 기술의 주요 장점은 수십 년을 기다릴 필요가 없어 실험 수명이 가속화된다는 것입니다. 실험 절차 시연은 본 실험실의 기술자인 Morgan Dahl이 진행하겠습니다. 실험 설정에 표시된 모든 유닛과 기기를 조립하고, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 필요한 연결을 수행하십시오.

플럭스 온(flux on) 버튼을 눌러 나노 보안 작업대의 내부 무분진 공기 순환을 시작합니다. 챔버를 열고 나노 보안 작업대 내부에 개방된 상태로 유지하여, 이 무분진 공기가 배출 테스트 챔버를 통과하도록 유도합니다. 실험을 설정하려면, 입자 계수기를 배출 테스트 챔버에 직접 연결하여 챔버 내부 입자의 순간 수농도를 측정합니다.

디스플레이 카운터에서 농도 값을 직접 확인하십시오. 입자가 없는 공기가 챔버를 통과하는 동안, 이 순간 수치 농도 값이 0으로 떨어질 때까지 계속 모니터링하여 챔버 내에 배경 입자가 없음을 확인합니다. 그동안 마멸 장치와 함께 제공된 도구의 슬롯 내부에서 표준 원통형 마멸제의 한쪽 끝을 부드럽게 앞뒤로 움직여 가장자리를 캄포어 처리하십시오.

측정 정밀도가 최소 0.1g인 디지털 저울을 사용하여 연마제와 연마할 시료의 무게를 잽니다. 측정이 완료되면, 하단의 척을 통해 캠퍼 처리가 된 연마제를 마모 시험기의 수직 샤프트에 고정합니다. 연마할 나노 구조 제품을 고정된 연마제 아래에 조심스럽게 배치하고, 마운팅 시스템에 그 위치를 단단히 고정합니다.

에어로졸 샘플러를 열고, 핀셋을 사용하여 구리 메쉬 그리드의 밝은 면이 위를 향하도록 슬롯 안에 배치합니다. 그리드를 고정하기 위해 그 위에 원형 링을 덮습니다. 샘플러를 닫고 한쪽 끝은 필터를 통해 펌프에, 다른 쪽 끝은 입자 발생원에 연결합니다.

분동을 사용하여 수직 샤프트에 필요한 수직 하중을 가합니다. 입자 계수기를 통해 개방된 챔버 내부의 배경 입자 농도가 0으로 떨어졌는지 확인합니다. 0으로 떨어졌다면, 방출 시험 챔버의 문을 닫습니다.

기기의 디지털 콘솔을 통해 입자 계수기와 분석기의 유량을 수동으로 설정합니다. 이 세 기기의 총 샘플링 시간은 20분으로 설정하십시오. 마모 장치의 마모 시간은 10분으로, 속도는 분당 60 사이클로 설정합니다.

2분 후에 소형 입자 시료 채취기(MPS)에 연결된 펌프를 켭니다. 에어로졸 입자의 방출량에 따라 펌프를 2분에서 4분 동안 계속 가동합니다. MPS를 통해 채취한 에어로졸 입자의 수는 너무 적거나 너무 많지 않게 적절한 양이어야 하며, 그렇지 않을 경우 철저한 현미경 분석이 어려울 수 있습니다.

카운터와 사이즈 분석기가 데이터 수집을 중단하면, 방출 테스트 챔버를 열고 연마재와 마모된 나노 구조 제품의 무게를 측정하십시오. 모든 마모 테스트에 대해 전체 과정을 반복하십시오. 마모 테스트 완료 후, 3입자 에어로졸 특성 분석 기기들이 S-nano 플랫폼의 교정 벤치 위에 있는지 확인하십시오.

코팅 현탁액 1부를 여과된 탈이온수에 99부 첨가하여 액체 현탁액의 1% 부피 희석 수용액을 준비합니다. 다음으로, 글로우 방전 장치의 덮개를 열고 작동 조건을 설정합니다. 플라스마 처리를 통해 TEM 구리 메쉬 그리드를 친수성으로 만들기 위해, 이를 금속 스탠드 위에 놓습니다.

커버를 닫고 모터를 작동시킵니다. 3분 후에 모터가 자동으로 정지합니다. 핀셋을 사용하여 친수성으로 처리된 메쉬 그리드를 꺼냅니다.

밝은 면이 위로 오도록 조심스럽게 놓습니다. 시린지를 사용하여 희석액 한 방울을 친수성 메쉬 그리드 위에 떨어뜨립니다. 수분 함량이 증발하여 구성 입자들이 그리드 위에 안착될 수 있도록 메쉬 그리드를 주변 대기 중에서 건조시킵니다.

메쉬 그리드에 미립자가 과도하게 전하를 띠지 않도록 주의하십시오. 분석하기에 그리드에 입자가 너무 많이 쌓인 것으로 보이면, 희석 백분율과 증착액 방울의 부피를 낮추십시오. 작업자가 증착할 수 있는 최대 부피는 약 12 micro liters입니다.

두 가지 나노코팅에 존재하는 나노입자의 형태에 대한 TEM 분석 결과가 여기에 제시되어 있습니다. 두 나노코팅의 구성 나노입자 크기가 다를 뿐만 아니라, 개별 형태 또한 다릅니다. PMMA 분산제는 구름 모양의 구조로, 알코올 기반 분산제는 가닥 모양의 구조로 특성화되었습니다.

여기에는 수직 하중의 함수로서 방출된 에어로졸 입자의 입자 크기 분포가 나타나 있습니다. 여러 자릿수의 크기 차이가 존재합니다. 방출된 에어로졸 입자의 입자 크기 분포 곡선의 최빈 크기는 수직 하중이 증가함에 따라 증가합니다.

점진적으로 손상되는 나노코팅의 현미경 분석을 통해 플레이크(flake)가 어떻게 형성되어 기판에서 떨어져 나가는지 확인할 수 있습니다. 이러한 손상은 표면에 균열이 나타나면서 시작되며, 시간이 지남에 따라 균열이 깊어집니다. 이 영상을 시청한 후에는 마모 조건에서 제품의 입자 에어로졸화를 조사하는 방법에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다.

이 기술을 숙달하면 인공 노화된 시료가 준비되어 있고 적절하게 수행될 경우, 단 하루 만에 완료할 수 있습니다. 이 절차에 이어, 제동 장치 파손으로 인한 건강 위험을 줄이는 방법과 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 예측적 verdibrous 방출과 같은 다른 방법들을 수행할 수 있습니다.