Experimenteel Protocol te onderzoeken Particle Aërosolvorming van een Product Under Schuring en Under Milieu Weathering

Het algemene doel van deze experimentele karakteriseringsmethode is om het emissiegedrag van nanodeeltjes van een nanomateriaal tijdens de levenscyclus van het product te voorspellen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het vakgebied van nanoveiligheid, zoals het voorspellen van de veilige levensduur van een nanoproduct. Dit is erop gericht om een houdbaarheidsdatum voor nanomaterialen vast te stellen.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de experimentele levensduur wordt versneld, waardoor men niet decennialang hoeft te wachten. De procedure zal worden gedemonstreerd door Morgan Dahl, een laborant uit ons laboratorium. Stel alle eenheden en instrumenten samen die in de experimentele opstelling worden getoond, en maak de nodige verbindingen zoals beschreven in het tekstprotocol.

Schakel de circulatie van de partikelvrije lucht in de nanobeveiligde werkplek in door op de knop voor de luchtstroom te drukken. Leid deze partikelvrije lucht door de emissietestkamer door de kamer te openen en deze binnen de nanobeveiligde werkplek open te houden. Om het experiment op te zetten, sluit u de partikelteller rechtstreeks aan op de emissietestkamer om de onmiddellijke aantalconcentratie van de partikels in de kamer te meten.

Observeer de concentratiewaarde direct op de displayteller. Terwijl de partikelvrije lucht door de kamer stroomt, blijft u deze onmiddellijke getalsconcentratiewaarde bewaken totdat deze naar nul daalt, wat waarborgt dat de kamer vrij is van alle achtergrondpartikels. Ondertussen worden de randen van het standaard cilindrisch gevormde schuurmiddel gecamforeerd door één uiteinde voorzichtig in een heen-en-weergaande beweging in de sleuf van het instrument te draaien dat bij het schuurapparaat wordt geleverd.

Weeg het schuurmiddel en de te schuren monster met een digitale balans met een meetprecisie van ten minste 0,1 gram. Bevestig vervolgens het met kamfer behandelde schuurmiddel via een spanring aan de onderkant aan de verticale as van het slijtageapparaat. Plaats het te schuren nanogestructureerde product voorzichtig onder het vaste schuurmiddel en fixeer de positie ervan stevig in het bevestigingssysteem.

Open de aerosolen-sampler en plaats met een pincet een koperen mesh-grid in de gleuf met de glanzende zijde naar boven. Plaats een cirkelvormige ring over het grid om het vast te zetten. Sluit de sampler en verbind deze aan de ene zijde via een filter met een pomp en aan de andere zijde met de partikelbron.

Plaats de vereiste normale belasting op de verticale as met behulp van de dode gewichten. Controleer via de partikelsteller of de achtergrondconcentratie van partikels in de open kamer is gedaald naar nul. Als dat het geval is, sluit dan de deur van de emissietestkamer.

Stel via de digitale consoles op de instrumenten handmatig de stroomsnelheden van de deeltjesteller en de sizers in. Stel de totale bemonsteringsduur in op 20 minuten voor alle drie deze instrumenten. Stel de abrasieduur in op 10 minuten en de snelheid op 60 cycli per minuut in het abrasieapparaat.

Zet na twee minuten de pomp in schakeling die is verbonden met de geminiaturiseerde partikelsampler, of MPS. Laat de pomp twee tot vier minuten draaien, afhankelijk van de hoeveelheid van de emissie van de aerosolpartikels. Het aantal met de MPS bemonsterde aerosolpartikels moet optimaal zijn, noch te schaars, noch te overvloedig, om een grondige microscopische analyse niet in de weg te staan.

Nadat de teller en de groottebepalers zijn gestopt met het verzamelen van gegevens, opent u de emissietestkamer en weegt u het schuurmiddel en het afgeschuurde nanogestructureerde product. Herhaal het gehele proces voor elke schuurtest. Controleer na de schuurtest of de instrumenten voor het karakteriseren van drie-deeltjesaerosolen zich op de kalibratiebank van het S-nano platform bevinden.

Bereid een waterige oplossing van de vloeibare suspensie met een volumeverdunning van één procent door één deel van de coatingsuspensie toe te voegen aan 99 delen gefilterd en gedeïoniseerd water. Open vervolgens de klep van de glow discharge-machine en stel de bedrijfsomstandigheden in. Om een TEM-kopergaasgrid hydrofiel te maken middels plasmabehandeling, plaatst u dit op de metalen standaard.

Sluit de klep en start de motor. Na drie minuten stopt deze automatisch. Verwijder het hydrofiele, omgedraaide mesh-rooster met een pincet.

Plaats het voorzichtig met de lichtere zijde naar boven. Breng met een spuit een druppel van de verdunde oplossing aan op het hydrofiele mesh-rooster. Laat het mesh-rooster drogen in de omgevingslucht, zodat het watergehalte verdampt en de samenstellende deeltjes op het rooster achterblijven.

Zorg ervoor dat het maasrooster niet wordt belast met zwerfdeeltjes. Als het rooster te veel deeltjes lijkt te bevatten om te kunnen analyseren, verlaag dan het verdunningspercentage en het volume van de gedeponeerde druppel. Het maximale volume dat een operator kan deposeren is ongeveer gelijk aan 12 micro liters.

Hier worden de TEM-analyses van de morfologie van de nanodeeltjes in twee nanocoatings getoond. Naast de verschillende afmetingen van de bestanddelende nanodeeltjes in de twee nanocoatings, verschillen ook hun individuele morfologieën. De PMMA-dispergeermiddel wordt gekenmerkt door een wolkachtige structuur, terwijl het op alcohol gebaseerde dispergeermiddel een sliertvormige structuur vertoont.

Hier wordt de deeltjesgrootteverdeling van de uitgestoten aerosoldeeltjes weergegeven als functie van de normaalkracht. Er zijn verschillende grootteordes aanwezig. De modale grootte van de deeltjesgrootteverdelingscurven van de uitgestoten aerosoldeeltjes neemt toe bij een hogere normaalkracht.

De microscopische analyse van de progressief verslechterende nanocoating laat zien hoe schilfers zich vormen en het substraat verlaten. De verslechtering vindt plaats via het ontstaan van scheuren op het oppervlak die met verloop van tijd dieper worden. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht hebben in hoe u de aerosolvorming van deeltjes van een product onder abrasie kunt onderzoeken.

Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in één werkdag worden uitgevoerd, mits er kunstmatig verouderde monsters beschikbaar zijn en de procedure correct wordt uitgevoerd. Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals de voorspellende verdibrous release, worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals het verminderen van gezondheidsrisico's bij breuken.