Экспериментальный протокол по расследованию частиц аэрозолизация продукта Под истирания и по охране окружающей среды выветривания

Общая цель данного метода экспериментальной характеристики заключается в прогнозировании поведения наноматериала по эмиссии частиц на протяжении жизненного цикла продукта. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нанобезопасности, например, предсказать безопасный срок службы нанопродукта. Целью данной работы является определение срока годности для наноматериалов.

Основным преимуществом данного метода является ускорение экспериментального срока службы, так как нет необходимости ждать десятилетиями. Процедуру продемонстрирует Морган Даль, техник нашей лаборатории. Соберите все узлы и приборы, показанные в экспериментальной установке, и выполните необходимые подключения, как описано в текстовом протоколе.

Включите циркуляцию очищенного от частиц воздуха внутри защитного рабочего модуля, нажав кнопку потока. Направьте поток очищенного воздуха в камеру для испытаний на эмиссию, открыв камеру и оставив ее открытой внутри защитного рабочего модуля. Для подготовки эксперимента подключите счетчик частиц непосредственно к камере для испытаний на эмиссию, чтобы измерить мгновенную числовую концентрацию частиц внутри камеры.

Следите за значением концентрации непосредственно на счетчике дисплея. Пока через камеру проходит очищенный от частиц воздух, продолжайте контролировать это мгновенное значение числовой концентрации до тех пор, пока оно не упадет до нуля, что подтвердит отсутствие в камере любых фоновых частиц. Тем временем обработайте края стандартного цилиндрического абразанта камфорой, осторожно перемещая один его конец вперед-назад в прорези инструмента, входящего в комплект с аппаратом для истирания.

Используя цифровые весы с точностью измерения не менее 0,1 г, взвесьте абразив и образец, подлежащий истиранию. После этого закрепите камфорный абразив на вертикальном валу аппарата для истирания с помощью зажима, расположенного в нижней части вала. Осторожно поместите наноструктурированный продукт, подлежащий истиранию, под закрепленный абразив и надежно зафиксируйте его положение в системе крепления.

Откройте пробоотборник аэрозоля и с помощью пинцета поместите медную сетку в слот более светлой стороной вверх. Чтобы зафиксировать сетку, накройте ее кольцом. Закройте пробоотборник и подключите его к насосу через фильтр с одного конца и к источнику частиц — с другого.

Установите необходимую нормальную нагрузку на вертикальный вал с помощью грузов. С помощью счетчика частиц проверьте, снизилась ли фоновая концентрация частиц внутри открытой камеры до нуля. Если это произошло, закройте дверь камеры для испытаний на эмиссию.

С помощью цифровых консолей приборов вручную установите скорость потока счетчика частиц и анализаторов размера. Установите общую продолжительность отбора проб на 20 минут для всех трех приборов. В аппарате для истирания установите продолжительность истирания 10 минут и скорость 60 циклов в минуту.

Через две минуты включите насос, подключенный к миниатюрному пробоотборнику частиц (MPS). Оставьте насос работать от двух до четырех минут, в зависимости от интенсивности эмиссии аэрозольных частиц. Количество частиц аэрозоля, отобранных с помощью MPS, должно быть оптимальным — ни слишком малым, ни избыточным, чтобы обеспечить возможность тщательного микроскопического анализа.

После того как счетчик и анализатор размеров прекратят сбор данных, откройте камеру теста на эмиссию и взвесьте абразив и изношенный наноструктурированный продукт. Повторите весь процесс для каждого теста на истирание. По завершении теста на истирание убедитесь, что приборы для анализа трехчастичного аэрозоля находятся на калибровочном стенде платформы S-nano.

Приготовьте одинпроцентный по объему разбавленный водный раствор жидкой суспензии, добавив одну часть суспензии для покрытия в 99 частей фильтрованной деионизированной воды. Затем откройте крышку установки тлеющего разряда и установите рабочие параметры. Чтобы сделать медную сетку для TEM гидрофильной с помощью плазменной обработки, поместите ее на металлическую подставку.

Закройте крышку и запустите двигатель. Через три минуты он остановится автоматически. Извлеките гидрофильную повернутую сетку пинцетом.

Осторожно поместите его более светлой стороной вверх. С помощью шприца нанесите каплю разбавленного раствора на гидрофильную сетку. Высушите сетку при атмосферном воздействии до испарения воды, чтобы частицы осадились на поверхности сетки.

Убедитесь, что сетчатая решетка не заряжается от случайных частиц. Если решетка кажется слишком нагруженной частицами для проведения анализа, уменьшите процент разведения и объем наносимой капли. Максимальный объем, который может нанести оператор, составляет приблизительно 12 µL.

Здесь представлены результаты ПЭМ-анализа морфологии наночастиц, содержащихся в двух нанопокрытиях. Помимо различий в размерах составляющих наночастиц двух нанопокрытий, их индивидуальная морфология также различается: для диспергатора на основе ПММА характерна облакоподобная структура, а для диспергатора на спиртовой основе — волокнистая структура.

Здесь показано распределение частиц излучаемого аэрозоля по размерам в зависимости от нормальной нагрузки. Присутствуют несколько порядков величин. Модальный размер кривых распределения частиц излучаемого аэрозоля увеличивается с ростом нормальной нагрузки.

Микроскопический анализ постепенно разрушающегося нанопокрытия демонстрирует процесс образования чешуек и их отслоения от подложки. Разрушение происходит путем появления трещин на поверхности, глубина которых увеличивается со временем. После просмотра данного видео вы должны получить четкое представление о том, как исследовать аэрозолизацию частиц продукта при истирании.

После освоения эта методика может быть выполнена за один рабочий день, при условии наличия образцов с искусственным старением и правильного соблюдения протокола. После выполнения данной процедуры могут быть применены другие методы, такие как прогностическое высвобождение вердигроса, для получения ответов на дополнительные вопросы, например, о способах снижения рисков для здоровья при возникновении перерывов.