Summary
في هذه المقالة، بروتوكول تجريبي للتحقيق هباء الجسيمات من المنتج تحت كشط وتحت التجوية البيئية وتقدم. يتم عرض النتائج على انبعاث المواد النانوية المهندسة، في شكل هباء. وصفت انشاء التجريبية محددة بالتفصيل.
Introduction
مع النضج السريع في تكنولوجيا النانو، هو الدافع وراء التقدم من خلال التسويق التجاري السريع من المنتجات التي تحتوي على المواد النانوية المهندسة (ENM) مع الخصائص الرائعة. كما وصفها Potocnick 1 في المادة 18 (5) من اللائحة 1169/2011، الصادر عن المفوضية الأوروبية، ويمكن تعريف ENM بأنها "أي مادة صنعت عمدا، التي تحتوي على جزيئات، في حالة غير منضم أو تجمعا أو باعتبارها بدي وحيث، على 50٪ أو أكثر من الجزيئات في توزيع حجم العدد، واحد أو أكثر من الأبعاد الخارجية هي في حدود حجم 1 نانومتر إلى 100 نانومتر ". وعلاوة على ذلك، فإن المنتجات التي تحتوي على ENM، إما بكميات كبيرة من الصلب أو على أسطحها الصلبة أو في تعليق السائلة، ويمكن أن توصف بأنها منتجات ذات البنية النانومترية. وتستخدم أنواع مختلفة من ENM مع تركيبات وfunctionalizations مختلفة في مثل هذه المنتجات وفقا لطبيعة الطلب والميزانية. المنتجات يمكن أن يكون في شكل القوطي حيوان أميركيخ ع والدهانات والبلاط والطوب المنزل، الخرسانة البريد وما إلى ذلك.
وبقدر ما يتعلق الأمر البحوث، واحد قد تجد أيضا عدد هائل من المنشورات على الابتكارات التي تم إنجازها من خلال تكنولوجيا النانو. وعلى الرغم من هذا البحث الضخم، وسمات جذابة من ENM قيد التحقيق لالصحية المحتملة أو مخاطر بيئية بسبب ميلها للحصول على الإفراج عنه أو المنبعثة في الهواء في شكل هباء خلال استخدام أو تجهيز المنتجات النانو (على سبيل المثال Oberdorster وآخرون 2، لو بيحان وآخرون. (3) وHoudy وآخرون. 4). كولكارني وآخرون. 5 يحدد الهباء الجوي مثل تعليق الجزيئات الصلبة أو السائلة في المتوسط الغازي. وقد أثبتت هسو وChein 6 أنه خلال استخدام أو معالجة المنتجات ذات البنية النانومترية، يتعرض منتج ذات البنية النانومترية لمختلف الضغوط الميكانيكية والتجوية البيئية التي تسهل مثل هذاانبعاث.
ووفقا لماينارد 7، عند التعرض، هذه الهباء الجوي من ENM قد تتفاعل مع الكائن البشري عن طريق الاستنشاق أو عن طريق الجلد الاتصالات وتترسب داخل الجسم والتي بالتالي قد يسبب العديد من الآثار الضارة، بما في ذلك تلك المسببة للسرطان. وبالتالي، فهم دقيق لظاهرة الانبعاث ENM هو من أهمية قصوى نظرا للاستخدام غير مسبوق من المنتجات ذات البنية النانومترية، كما ذكر Shatkin وآخرون. 8. هذا قد لا تساعد فقط في تجنب مضاعفات صحية غير متوقعة ناجمة عن تعرضهم لكن أيضا في تشجيع ثقة الجمهور في التكنولوجيا النانوية.
ومع ذلك، فقد بدأت المشكلة المتعلقة تعرض الآن الحصول على الاهتمام من قبل المجتمع البحوث وتم سلطت الضوء مؤخرا من قبل وحدات البحثية المختلفة في جميع أنحاء العالم (على سبيل المثال، هسو وChein 6، Göhler وآخرون. 9، ألين وآخرون.
لاختبار nanosafety من قبل التصميم خلال مرحلة استخدام منتج ذات البنية النانومترية، والكتاب تقدم منهجية تجريبية ملائمةللقيام بذلك في هذه المادة. وتتكون هذه المنهجية من نوعين من استدراج العروض: (ط) الميكانيكية و (ب) البيئية التي تهدف إلى محاكاة الحياة الواقعية تؤكد التي المنتج ذات البنية النانومترية، لبنة البناء، ويخضع لمرحلة خلال استخدامه.
(ط) جهاز كشط الخطي الذي يحاكي التماس الميكانيكية. شكله الأصلي والتجاري، كما هو مبين في الشكل 1A، المشار إليها في العديد من معايير الاختبار المعترف بها دوليا مثل ASTM D4060 20، ASTM D6037 21 و ASTM D1044 22. وفقا لGolanski وآخرون. 23، نظرا لتصميمها سهل الاستعمال قوية و، قيد الاستخدام بالفعل شكله الأصلي على نطاق واسع في الصناعات لتحليل أداء من المنتجات مثل الطلاء، والطلاء، والمعادن، والورق، والمنسوجات، وما إلى ذلك التوتر الراهن تطبيق من خلال هذا الجهاز يتوافق مع واحدة نموذجية تطبق في بيئة محلية، على سبيل المثال، والمشي معالأحذية وتشريد كائنات مختلفة في منزل (Vorbau وآخرون. 24 وحسن وآخرون. 25). في الشكل 1A، بار تشريد أفقيا يتحرك ساحج القياسي في جيئة وذهابا الحركة على سطح العينة. يحدث ارتداء التآكل في سطح التماس بسبب الاحتكاك في الاتصال. حجم ارتداء كشط يمكن أن تختلف من خلال تغيير الحمل الطبيعي (F N) الذي يعمل في الجزء العلوي من ساحج. عن طريق تغيير نوع القيمة تحميل ساحج وطبيعية، يمكن للمرء أن تختلف الحك وبالتالي إجهاد ميكانيكي. وأشار Morgeneyer وآخرون. 26 إلى أن موتر الإجهاد المراد قياسها خلال كشط يتكون من مكونات طبيعية وعرضية. الضغط الطبيعي هو نتيجة مباشرة للتحميل العادي، أي من F N في حين الضغط عرضية هو نتيجة من الالبريد بشكل عرضي يتصرف عملية الاحتكاك، ويقاس قوة (F T) وأنه يعمل موازية أو مضادة للبالتوازي مع الاتجاه الذي تآكل يحدث. في الشكل الأصلي للجهاز كشط هذه، لا يمكن تحديد F T. ولذلك، فإن دور الضغوط الميكانيكية خلال هباء من ENM لا يمكن تماما يتم تحديدها. للقضاء على هذا القيد، كما هو موضح في التفاصيل من خلال Morgeneyer وآخرون. 26، ونحن (أ) تعديله عن طريق استبدال شريط أفقي الصلب المثبتة مسبقا من قبل نسخة طبق الأصل من الألمنيوم 2024 سبيكة و (ب) شنت قياس الضغط على السطح العلوي من هذا الشريط سبائك الألومنيوم منسوخة. هذا هو مبين في الشكل 1B. هذا قياس الضغط لديها 1.5 ملم من نشط طول شبكة القياس و 5.7 ملم من قياس طول شبكة الناقل. وهي مصنوعة من رقائق constantan وجود 3.8 ميكرومتر من سمك و1.95 ± 1.5٪ من عامل مقياس.وضمان القياس الصحيح من الضغوط الميكانيكية من خلال مكبر للصوت سلالة قياس ديناميكية التي ترتبط في سلسلة لقياس الضغط، وبالتالي السماح لقياس موثوق من سلالة المنتجة في قياس. يتم الحصول على البيانات المرسلة عبر مكبر للصوت باستخدام برنامج الحصول على البيانات.
الشكل 1. كشط الجهاز وقياس الضغط، وشكل معيار التجاري للجهاز كشط تابر (A) مع سرعة التآكل، ومدة وطول السكتة الدماغية الضوابط. تم استبدال شريط الصلب التي شنت في الأصل من قبل شريط الألمنيوم ومجهزة بشكل أعمق من خلال قياس الضغط (ب) لقياس قوة عرضية (F T). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في ال
الشكل 2. التجريبية مجموعة المتابعة (Shandilya وآخرون. 31). مرفق العمل nanosecured لتنفيذ اختبارات التآكل وتوصيف الوقت الحقيقي (كلا نوعي وquantitavive) من جسيمات الهباء الجوي التي تم إنشاؤها. جزء صغير من الهواء الجسيمات الحرة يمر من خلال فتحة داخل غرفة الانبعاثات للقضاء على خلفيتها جسيمات تركيز عدد.pload / 53496 / 53496fig2large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يتم الاحتفاظ المحرك للجهاز كشط خارج ويتم الاحتفاظ بها جزء انزلاق خطيا لها داخل غرفة اختبار الانبعاثات الذاتي المصممة، مع أبعاد 0.5 م × 0.3 م × 0.6 م، (التفاصيل في لو بيحان وآخرون. 28). كما أنه يساعد في منع انبعاثات السيارات جهاز الكشط "من التدخل في نتائج الاختبار. ويتم أخذ عينات من جزيئات الهباء الجوي ولدت داخل القرب من غطاء متماثل شعاعي (حجم 713 سم 3). من خلال توظيف مثل غطاء محرك السيارة، وخسائر جسيمات الهباء الجوي بسبب ترسبها على السطوح يمكن التقليل. تتضمن ميزة أخرى زيادة في تركيز عدد جزيئات الهباء الجوي نظرا لانخفاض حجم نسبيا من غطاء محرك السيارة فيما يتعلق غرفة الاختبار الانبعاثات. وبفضل هذا إعداد، وتوصيف الوقت الحقيقي، وتحليل الهباء الجوي الجسيماتق الحصول على ولدت خلال ارتداء كشط يمكن القيام به تجريبيا من حيث تركيز عدد، حجم التوزيعات، والتراكيب والأشكال عنصري بهم. وفقا لكولكارني وآخرون. 5، وتركيز عدد من ENM الهباء الجوي يمكن تعريف الجسيمات ب "عدد من ENM الحاضر في وحدة سنتيمتر مكعب من الهواء". وبالمثل، فإن حجم توزيع الهباء ENM هو "العلاقة التعبير عن كمية من خاصية ENM (عادة عدد وكتلة تركيزات) يرتبط مع جزيئات في نطاق حجم معين".
عداد الجسيمات (قياس مدى حجم: 4 نانومتر إلى 3 ميكرون) يقيس الهباء الجوي جسيمات تركيز عدد (المجلس الوطني). وsizers الجسيمات (قياس مدى حجم: 15 نانومتر - 20 ميكرون) قياس توزيع حجم الجسيمات (PSD). والعينات جزيئات الهباء الجوي (كما هو موضح في التفاصيل من خلال R'mili وآخرون. (ب) يمكن محاكاة التماس البيئي من خلال التجوية الاصطناعية تسارع في غرفة التجوية، كما هو موضح في الشكل (3). وكما هو موضح من قبل Shandilya وآخرون. 31، والظروف التجوية يمكن الاحتفاظ بما يتفق مع المعايير الدولية أو تخصيصها تبعا ل نوع من المحاكاة. يتم توفير التعرض للأشعة فوق البنفسجية عن طريق مصباح قوس زينون (300-400 نانومتر) المثبتة مع فلتر الأشعة الضوئية. هو محاكاة عمل المطر عن طريق الرش منزوع الأيونات والماء النقي على هم. يتم وضع خزان تحت عينات الاختبار لجمع مياه الجريان السطحي. المياه التي تم جمعها أو العصارة يمكن استخدامها في وقت لاحق لإجراء تحليل ENM الرشح.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ملاحظة: هذه التقنية الواردة في بروتوكول هنا لا يقتصر فقط على عينات اختبار قدمت ولكن يمكن استخدامها للحصول على عينات أخرى كذلك.
1. الاصطناعي التجوية [CEREGE منصة، إيكس أون بروفانس]
- أخذ عينة 250 مل من الماء منزوع الأيونات وتنقيته ليتم رش في كوب. تزج غيض من متر الموصلية الماء إلى الماء. لاحظ الموصلية المياه. كرر العملية ولاحظ الموصلية المياه في كل مرة.
ملاحظة: وفقا للايزو 16474 32، فإنه لا ينبغي أبدا أن يكون أعلى من 5 ميكرو ثانية / سم. - بعد قياس الموصلية، وربط مصدر المياه إلى خزان للغرفة التجوية الحاضر تحت غطاء محرك السيارة الفولاذ المقاوم للصدأ (كما هو موضح في الشكل 3).
- توصيل صنبور تجاوز على الجزء الخلفي من الغرفة لافتتاح استنزاف من خلال أنبوب خرطوم.
- وضع العينات nanocoating الطقس في غطاء محرك السيارة الفولاذ المقاوم للصدأ وإغلاق الباب. لالعنبلو تقييم الإحصائي لنتائج استخدام ما لا يقل عن ثلاث عينات nanocoating وإشارة مماثلة.
- على وحدة التحكم الرقمية، موجودة على الجزء الأمامي من غرفة التجوية، حدد دورة 2 ساعة تتكون من 120 دقيقة من الأشعة فوق البنفسجية، و 102 دقيقة الجافة و 18 دقيقة رذاذ الماء.
- أدخل عدد من دورات تساوي 2658 والتي تتطابق مع 7 أشهر.
- اختر مستوى الإشعاع من مصباح قوس زينون يساوي 60 ± 5 واط / م 2.
- ضبط درجة الحرارة المحيطة 38 درجة مئوية.
- بدء اختبار التجوية عن طريق الضغط على زر إطلاق وحدة التحكم.
2. كشط وENM الهباء توصيف [INERIS S-NANO منصة، فورني]
ملاحظة: قبل استخدام، قبل التحقق من الهباء الجوي الجسيمات التي تميز الصكوك على مقعد معايرة INERIS S-NANO منصة التي تضم أجزاء عداد مرجع منفصلة ومثبت مسبقا. باتباع بروتوكول معين، تأكد من أن الصكوك هي دعامة تعملerly.
- تجميع جميع الوحدات والصكوك هو مبين في انشاء التجريبية وجعل التوصيلات اللازمة كما هو مبين في الشكل 2 (التفاصيل على وحدات ووضع الأدوات وتقدم في Shandilya وآخرون. 33).
- التبديل على تداول الهواء جسيم حر داخل workpost nanosecured عن طريق الضغط على FLUX على زر.
- جعل هذا الجسيم الهواء الحر لتمرير من خلال غرفة الاختبار الانبعاثات عن طريق فتح غرفة والحفاظ عليه فتح داخل منصب عمل nanosecured.
- لإعداد التجربة، ربط العداد الجسيمات مباشرة إلى غرفة الاختبار الانبعاثات لقياس تركيز عدد فوري من الجزيئات داخل الغرفة. ملاحظة قيمة تركيز مباشرة على العداد العرض.
- بينما الهواء جسيم حر يمر الغرفة، مواصلة رصد هذه القيمة تركيز عدد حظية حتى تنخفض إلى الصفر. وبهذه الطريقة، تأكد من أنغرفة خالية من أي الجسيمات الخلفية.
- في غضون ذلك، الشطب حواف معيار شكل إسطوانيا ساحج من خلال تحويل بلطف لها نهاية واحدة في جيئة وذهابا الحركة داخل فتحة أداة المتوفرة مع جهاز تآكل.
- باستخدام ميزان رقمي مع دقة قياس 0،001 على الأقل غرام، وزن ساحج وعينة لمتآكل.
- وبمجرد القيام به، وتحديد ساحج مشطوب إلى رمح العمودي للجهاز التآكل من خلال ظرف الحاضر في القاع.
- وضع المنتج ذات البنية النانومترية أن متآكل بلطف تحت ساحج الثابتة وتحديد مركزه القوي على النظام في تصاعد مستمر.
- فتح العينات الهباء الجوي، وباستخدام الملقط، وضع شبكة شبكة النحاس داخل فتحة مع الجانب المشرق لها صعودا. وضع حلقة دائرية فوق الشبكة لإصلاحه.
- إغلاق العينات وذلك لربط مضخة عبر مرشح على نهاية واحدة (أي نحو الجانب المظلم من الشبكة) ومصدر الجسيمات على الغيرإيه نهاية (أي نحو الجانب المشرق من الشبكة). تركيب الحمل الطبيعي المطلوبة على الفتحة العمودية باستخدام الأوزان الميتة.
- من خلال العداد الجسيمات، تحقق إذا كان تركيز الجسيمات الخلفية داخل غرفة مفتوحة قد انخفض إلى الصفر. إذا لم يكن كذلك، انتظر. إذا كانت الإجابة بنعم، أغلق باب غرفة الاختبار الانبعاثات.
- عبر لوحات المفاتيح الرقمية على الصكوك، يدويا تعيين معدلات تدفق العداد الجسيمات وsizers على النحو التالي: CPC- 1.5 لتر / دقيقة. SMPS- 0.3 لتر / دقيقة. APS- 5 لتر / دقيقة
- تعيين المدة أخذ العينات الإجمالية بمبلغ 20 دقيقة لجميع هذه الصكوك الثلاثة. تعيين المدة كشط وسرعة تساوي 10 دقيقة و 60 دورة في الدقيقة على التوالي في الجهاز كشط.
- ربط قياس الضغط لدينامية مكبر للصوت قياس الضغط. ربط ديناميكي مكبر للصوت قياس الضغط إلى الكمبيوتر الذي يجب أن تستخدم لجمع البيانات باستخدام البرمجيات المثبتة فيه.
- فتح البرنامج.
- انقر فوق جديد دق مشروع لسقلم جديد ملف الحصول على البيانات.
- وقف الخيار للحصول على البيانات الحية عن طريق النقر التحديث المباشر
- انقر 0 تنفيذ لتعيين قيمة إشارة مرجعية تساوي الصفر.
- التبديل على اقتناء بيانات حية عن طريق النقر على التحديث المباشر.
- انقر التمثيل التصويري لاختيار الوقت الحقيقي الواجهة الرسومية لتمثيل البيانات.
- انقر فوق جديد لفتح القوالب.
- اختر الخيار نطاق لوحة، على سبيل المثال.
- بدء الحصول على البيانات في عدادات الجسيمات وsizers في آن واحد.
- بعد تأخير دام تقريبا. 5 دقائق، يبدأ التآكل.
- انقر فوق ابدأ في إطار البرنامج الحصول على البيانات للحصول على إشارات قياس الضغط المقابلة للتآكل المستمر.
- بعد 2 دقيقة، والتبديل على مضخة متصلا MPS.
- حافظ على مضخة على التوالي ل2-4 دقائق تبعا لكمية الانبعاثات من الجسيمات الهباء الجوي. ملاحظة: يجب أن يكون عدد جزيئات الهباء الجوي عينات باستخدام MPS الأمثل في عدد أيلا نادرة جدا ولا فائض جدا التي قد تحول دون إجراء تحليل مجهري دقيق.
- مرة واحدة يتوقف التآكل، وإيقاف الحصول على البيانات من خلال النقر إيقاف.
- حفظ البيانات التي يحصل عليها عن طريق النقر SAVE البيانات الآن.
- بعد العداد وsizers تتوقف الحصول على البيانات، فتح غرفة الاختبار الانبعاثات وتزن مرة أخرى ساحج ومتآكل المنتجات ذات البنية النانومترية.
- مواصلة العملية برمتها لكل اختبار التآكل.
- مرة واحدة في اختبارات التآكل، ومرة أخرى تحقق من الهباء الجوي ثلاث الجسيمات التي تميز الصكوك على مقاعد البدلاء معايرة INERIS S-NANO منصة.
3. تحليل تيم من تقنية السائل Suspensions- قطرة ترسب [INERIS معايرة منصة، فورني]
- إعداد محلول مائي حجم 1٪ المخفف للتعليق السائل (أي "الطلاء") وذلك بإضافة 1 جزء من تعليق طلاء في 99 أجزاء من الماء المصفى وغير المتأينة.
- فتح كوفص من آلة التفريغ توهج
- تعيين ظروف التشغيل التالية: 0.1 مللي بار، 45 مللي أمبير، 3 مدة دقيقة.
- من أجل جعل شبكة شبكة تيم النحاس محبة للماء عن طريق العلاج البلازما، ووضعها على حامل معدني. إغلاق الغطاء وبدء تشغيل المحرك. بعد 3 دقائق، فإنه يتوقف تلقائيا.
- اخراج ماء شبكة شبكة تحولت باستخدام الملقط. وضعه برفق مع لها أكثر إشراقا لأعلى. إيداع قطرة من محلول مخفف (8 ميكرولتر تقريبا) على شبكة عيون ماء باستخدام حقنة.
- تجفيف شبكة سلكية في غرفة مغلقة بحيث يحصل تبخر محتوى الماء والجزيئات المكونة بقية تترسب على الشبكة. تأكد من أن الشبكة شبكة لا يحصل اتهم مع الجزيئات الشاردة التي يمكن التعرف عليها بسهولة كما دائرية أو حبلا الأشكال التي هي سمة من جزيئات النفط أو السخام.
- مرة واحدة على استعداد، ووضع شبكة في التحقيق تيم وإجراء التحليل المجهري. [الإلكترون يتسارع الجهد 120 كيلو فولت، CF 31.
- في حالة ظهور الشبكة محملة جدا الجسيمات لتحليل، وانخفاض نسبة تخفيف وحجم الانخفاض المودعة. الحد الأقصى لحجم المشغل قادر على إيداع يساوي تقريبا 12 ميكرولتر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
عينات الاختبار
تم تطبيق البروتوكولات المعروضة في المقالة إلى ثلاثة أنواع مختلفة من المنتجات ذات البنية النانومترية التجارية. يتم وضع التركيز هنا على تفاصيل المنهج التجريبي:
(أ) الطوب alumino سيليكات معززة تيو 2 النانوية، (11 سم × 5 سم × 2 سم). يجدها تطبيق المتكرر في بناء واجهات وجدران المنزل، بلاط الجدران والأرصفة الخ وتظهر خصائصه المادية جنبا إلى جنب مع مسح صورة المجهر الإلكتروني في الجدول (1) والشكل (4) على التوالي.
الرقم 4. ووزارة شؤون المرأة صورة من الطوب ذات البنية النانومترية Alumino-سيليكات (Shandilya وآخرون. 33). وسطح خشن مع الصناديق microsized أو asperities سطح يمكن ملاحظتها في الصورة. هذه asperities سطح تتفاعل مع أبradant خلال كشط. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| الخصائص | القيمة |
| تركيب | القاعدة، سي، الكالسيوم، تي |
| التربيعي خشونة | 7 ميكرون |
| متوسط حجم الجسيمات الأولية من تيو 2 | <20 نانومتر |
| معامل المرونة | 20 المعدل التراكمي (تقريبا) |
| نسبة بواسون | 0.2 |
| فيكرز صلابة | 800 (تقريبا) |
الجدول 1: خصائص المواد من الطوب ذات البنية النانومترية Alumino-سيليكات.
(ب) Photocatnanocoatings alytic تتكون من جسيمات النانو ثاني أكسيد التيتانيوم Anatase التيتانيوم مع قاعدة PMMA والكحولية كما المشتتات على التوالي. التحليل نقل المجهر الإلكتروني (تيم) من nanocoatings اثنين، كما هو موضح في الشكلين 5 (أ) و (ب)، تكشف متوسط تيو 2 حجم الجسيمات يساوي 8 ± 4 نانومتر في الحالة الأولى بينما 25 ± 17 نانومتر في الأخير. أيضا، ساهمت مرحلتين متميزتين من المشتتات (اللون الرمادي) وأدرجت تيو 2 النانوية (في الملعب اللون الأسود) كما يمكن ملاحظتها. النسب المئوية حجم الجسيمات النانوية ثاني أكسيد التيتانيوم في nanocoatings هما نفس وتساوي 1.1٪. تحليل التشتت طاقة الأشعة السينية (EDX) لتكوين عنصر من nanocoatings اثنين، تم الحصول عليها بعد بعد بروتوكول لتقنية هبوط ترسب، وتظهر ملاحظات مماثلة أي C (60-65٪ في الكتلة)، O (15-20 ٪ في الكتلة) وتي (10 إلى 15٪ في الكتلة). وتجدر الإشارة إلى أن كلا من nanocoatings لإعادة تصنيعها خصيصا لتطبيقات على الأسطح الخارجية للمباني التي هي عرضة للاختراق عموما مثل الطوب والخرسانة، الخ لذلك، كانت الركيزة المختار للتطبيق nanocoating والتجاري لبنة البناء العادي (11 سم × 5 سم × 5 سم).
الرقم 5. تيم صورة من الجسيمات النانوية الحالية في Nanocoatings مع (A) PMMA و (ب) قاعدة الكحولية كما المشتتات على التوالي (Shandilya وآخرون. 33). وبصرف النظر عن المكون مختلف النانوية أحجام nanocoatings اثنين، الأشكال التضاريسية الفردية هي أيضا أي مختلفة، سحابة مثل هيكل عن السابق في حين تقطعت بهم السبل لهذا الأخير. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبرمن هذا الرقم.
(ج) شفاف الصقيل المضافة التي تتكون من جسيمات نانوية من الرئيس التنفيذي لشركة 2 وجود حجم الابتدائي من 10 نانومتر. تتوزع في التزجيج مع 1.3٪ نسبة حجم. يتم تطبيق هذا الصقيل عموما على الكذب وخارجيا الأسطح الخشبية المطلية لإضفاء حماية نحو تلون في نهاية المطاف والتجوية مع مرور الوقت. في أرقام 6A و B، صورة تيم وتحليل التركيب العنصري لانخفاض عينة تظهر على التوالي.
وترد تيم صورة وتحليل التركيب العنصري لقطرة صورة عينة تيم (A)، وتحليل التركيب العنصري (ب) من انخفاض عينة: الرقم 6. الرجاء انقر هنا لعرض أكبرنسخة من هذا الرقم.
الانبعاثات من الطوب ذات البنية النانومترية
يظهر تطور مجموع كتلة البالية من ذات البنية النانومترية الطوب (M ر) خلال كشط فيما يتعلق F N في الشكل (7). وبالنسبة لكل قيمة F N، وقد تم اختبار الكشط يتكرر ثلاث مرات. ويبدو أن هذا التطور إلى اتباع مسار خطي يصل إلى F N = 10.5 N بعد ذلك يزيد بشكل غير متوقع لارتفاع الأحمال. الانحرافات المعيارية، وتقاس في قيم الكتلة البالية، وتتراوح 0-،023 ز. وكانت كتلة البالية من ساحج خلال كل اختبار التآكل أقل من 2٪ أن من الطوب، وبالتالي لا تذكر.
>
الرقم 7. كتلة ملابس بوصفها وظيفة من الحمل الطبيعي. وتبلغ كتلة البالية من الزيادات الطوب رتيب خلال الاحتكاك مع زيادة باستمرار الحمل الطبيعي (Shandilya وآخرون. 33) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في الشكل 8، وترد مديرية الأمن العام أحادي الواسطة من جزيئات الهباء الجوي المنبعثة لقيم مختلفة من F N. لكل قيمة، وقد تكرر اختبار الكشط ثلاث مرات. مع زيادة F N، وضع في مديرية الأمن العام في تزايد أيضا. ومع ذلك، ما وراء 10.5 N، ذروة تركيز عدد أو الحد الأقصى لتركيز عدد الجسيمات تظل راكدة في ~ 645 سم -3.
tp_upload / 53496 / 53496fig8.jpg "/>
الرقم 8. الهباء الجسيمات الحجم في وجود الحمل الطبيعي. حجم الوسائط للتوزيع حجم الجسيمات (PSD) منحنيات من الهباء الجوي جسيمات زيادات المنبعثة مع الحمل الطبيعي (Shandilya وآخرون. 33) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في الشكل 9A، يظهر تطور من إجمالي المجلس الوطني الفلسطيني فيما يتعلق F N. للجسيمات ذات أحجام في حدود 20-500 نانومتر، يبدو أن زيادة تصل إلى 10.5 N وبعد ذلك يبدأ في التناقص. ل،5-20 ميكرون نطاق حجم، لأنه يزيد باستمرار. ومع ذلك، فإنه يبدو أن نقترب قيمة ثابتة وراء 10.5 ن. ومع ذلك، فإن السلوك من إجمالي المجلس الوطني الفلسطيني فيما يتعلق بزيادة F T الشكل 9B يختلف كما أنه يزيد رتيب. وهناك ملاحظة مماثلة يمكن ملاحظتها للأوضاع مديرية الأمن العام أيضا.
الرقم 9. المنبعث الهباء الجسيمات. (A) إجمالي الهباء الجوي تنبعث الجسيمات تركيز عدد (المجلس الوطني) للجسيمات الهباء الجوي بوصفها وظيفة من الحمل الطبيعي (Shandilya وآخرون. 34) (ب) إجمالي المجلس الوطني الفلسطيني ووضع مديرية الأمن العام بوصفها وظيفة من الحمل عرضية الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
لتحليل تيم من جزيئات الهباء الجوي عينات التي تم جمعها على شبكة سلكية خلال كشط في 4 قيم مختلفة من F N، أحجام 50 DIF تم قياس جسيمات الهباء الجوي ferent عن كل شبكة، وتم تحديد متوسط أحجامها في كل حالة على حدة. ويبين الجدول 2 متوسط القيم. يمكن أن ينظر إلى زيادة واضحة في متوسط حجم الجسيمات الهباء الجوي عينات مع تزايد F N.
| الحمل الطبيعي (N) | حجم متوسط الهباء الجوي الجسيمات (ميكرون) |
| 6 | 0.2 ± 0.1 |
| 9 | 0.9 ± 0.3 |
| 10.5 | 3 ± 0.7 |
| 13 | 5 ± 0.6 |
الجدول 2: متوسط الهباء حجم الجسيمات من الهباء الجسيمات المختبرة في قيم مختلفة من F N.
. في غضون الصفحات = "1"> الانبعاثات من Nanocoatings بهوتوكاتاليتيك
لاختبار الانبعاثات من الجسيمات الهباء الجوي من nanocoatings بهوتوكاتاليتيك، وقد أجريت اختبارات التآكل من عينات اختبار نجا وغير نجا بهم. يتم عرض النتائج المتعلقة عينات من غير نجا أولا. منحنيات المجلس الوطني الفلسطيني التي تم الحصول عليها عندما تم متآكل عينات اختبار nanocoatings الطبقات "4 تحت الحمل الطبيعي من 6 N تظهر في 10A الأرقام. وتكررت التجربة ثلاث مرات تحت نفس الظروف. للإشارة غير المصقول، وقد تم تكرار في نفس الطوب. في الشكل 10A يبدأ التآكل في ر = 240 ثانية وينتهي في ر = 840 ثانية. قبل وبعد هذا الفاصل الزمني (ر = 0-240 ثانية)، والنظام خاملا. وnanocoating مع قاعدة الكحولية يبدو أن نقلها لا فرق في المجلس الوطني الفلسطيني عند مقارنة ذلك مع إشارة غير المصقول. لهما نفس المستويات المجلس الوطني الفلسطيني تقريبا. منذ nanocoating ربما يحصل يفرك بشكل كامل withoالتحرير تقديم أي مقاومة، المجلس الوطني الفلسطيني تصل إلى قيمتها العظمى (≈ 200 سم - 3) قريبا بعد أن يبدأ التآكل. ويتراوح الانحراف المعياري من 5 إلى 16 سم - 3. لnanocoating مع PMMA، المجلس الوطني الفلسطيني في البداية منخفضة (≈ 14 سم - 3) بسبب المقاومة المحتملة للnanocoating ضد التآكل. ومع ذلك، لا تزال هذه المقاومة تصل إلى نقطة معينة (ر = 624 ثانية) وبعد ذلك قد يبدأ الحصول يفرك قبالة. ونتيجة لذلك، يبدأ المجلس الوطني الفلسطيني وزيادة تدريجيا. أن تصل إلى نفس قيمة للnanocoating الآخرين أو إشارة نحو نهاية التآكل. الانحراف المعياري في القيم المقاسة لnanocoating مع PMMA يختلف ،7-27 سم - 3.
الرقم 10. تأثير أنواع Nanocoating على الجيل جسيمات الهباء من Nanocoatings(أ) الاختلاف المجلس الوطني الفلسطيني مع مرور الوقت (ب) مديرية الأمن العام من الجزيئات الهباء الجوي المنبعثة خلال تآكل من 4 طبقات من nanocoating أقل من 6 N من الحمل الطبيعي (ملاحظة: جميع المنحنيات هي متوسط المنحنيات التي تم الحصول عليها من 3 اختبارات متكررة) (Shandilya وآخرون آل 33) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في الشكل 10B، يظهر مديرية الأمن العام من الجسيمات المنبعثة الهباء الجوي. يبدو أن nanocoating مع قاعدة الكحولية لديهم أي تأثير على مديرية الأمن العام سواء فيما عدا التحول من وضع حجم نحو أحجام الجسيمات الصغيرة (154 ± 10 نانومتر). الانحراف المعياري في مديرية الأمن العام تقاس في هذه الحالة التغييرات ،2-16 سم - 3. وnanocoating مع PMMA يسقط كثيرا من ذروة منحنى PSD بعامل ~ 30 جعل م الجسيماتission تافهة تماما. الانحراف المعياري قياس هنا هو 8 سم - 3 كحد أقصى.
في الشكل 11A، تأثير زيادة F N ثبت على nanocoating الطبقات 4 مع PMMA. يبدأ تآكل في ر = 240 ثانية وينتهي في ر = 840 ثانية. لرؤية واضحة من المجلس الوطني الفلسطيني، وبين ر = 240 ثانية و t = 480 ثانية، ويظهر أيضا وجهة نظر التكبير الشكل 11A1. المجلس الوطني الفلسطيني يزيد مع الحمل الطبيعي. يستمر نفس النمط في الشكل 11B لnanocoating الطبقات 4 مع القاعدة الكحولية أيضا. بينما قياس مديرية الأمن العام لnanocoating مع PMMA، أظهر PSD تركيزات منخفضة جدا والتي كانت حتى على مقربة من عتبات الكشف عن الجسيمات بهم. وبالتالي، لم تستخدم اثنين من sizers الجسيمات أبعد من ذلك. ولكن بالنسبة للnanocoating مع قاعدة كحولية، لم تكن هناك مثل هذه المشاكل. يظهر مديرية الأمن العام في هذه الحالة في الرقم 11C. ثلاثة توزيعات الوحيد الواسطة مع زيادة وسائط حجم (أي 154 نانومتر إلى 274 نانومتر إلى 365 نانومتر) وزيادة قمم تركيز يمكن أن ينظر لزيادة الأحمال العادية.
الرقم 11. تأثير على الحمل الطبيعي على توليد جسيمات الهباء من Nanocoatings (A) المجلس الوطني الفلسطيني الاختلاف مع الزمن ل4 طبقات من nanocoating مع PMMA و (ب) قاعدة الكحولية؛ (. Shandilya وآخرون 33):. (A1) عرض التكبير (C) PSD للالجسيمات الهباء الجوي المنبعثة خلال تآكل من 4 طبقات من nanocoating مع قاعدة كحولية (لاحظ جميع المنحنيات هي متوسط المنحنيات التي تم الحصول عليها من 3 اختبارات متكررة) الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
r.within الصفحات = "1"> عدد من الطبقات لديها أيضا تأثير كبير على المجلس الوطني الفلسطيني. يوضح الشكل 12 هذا التأثير حيث عينتين، وجود 2 و 4 طبقات من nanocoating مع PMMA، يتم اختبار للF N = 6 ن وكشط يبدأ في ر = 240 ثانية وينتهي في ر = 840 ثانية. المجلس الوطني الفلسطيني هو دائما أقل عند 4 طبقات من nanocoating: - ومتآكل بالمقارنة مع 2 طبقات (الأمراض المنقولة جنسيا الانحراف 2-27 سم 3.) (الأمراض المنقولة جنسيا الانحراف: 13-37 سم - 3) أو مرجع غير المصقول. ويبدو أن كلا مجموعات من الطبقات لتوفير مقاومة نحو التآكل. ومع ذلك، في حالة nanocoating مع قاعدة كحولية، على حد سواء 2 و 4 طبقات لها المجلس الوطني الفلسطيني مماثلة.
الرقم 12. تأثير على عدد من الطبقات طلاء على الجيل الهباء الجسيمات من نانو الطلاء. المجلس الوطني الفلسطيني الاختلاف مع تيمه لمدة 2 و 4 طبقات من nanocoating مع PMMA (ملاحظة: جميع المنحنيات هي متوسط المنحنيات التي تم الحصول عليها من 3 اختبارات متكررة) (. Shandilya وآخرون 33) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وقد أجريت الملاحظات ووزارة شؤون المرأة من nanocoating الطبقات 4 مع PMMA أيضا في نهاية تآكل. ويبين الشكل (13) والملاحظة. ولم يكن لدى السطح المطلي unabraded (وضع علامة) محتوى تي متوسط يبلغ حوالي 12٪ (في الكتلة). بالنسبة للجزء متآكل (ملحوظة ب)، متوسط محتوى تي يخفض الى ~ 0٪ (في الكتلة)، وبالتالي، وفضح تماما سطح الطوب.
الرقم 13. تحليل مجهري للالسطوح Nanocoated. صورة ووزارة شؤون المرأة وتحليل EDX من والمغلفةالثانية متآكل أجزاء من nanocoating مع PMMA. جزء (أ): السطح المطلي unabraded. جزء (ب): متآكل (. Shandilya وآخرون 33) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وبالتالي، قد أجرى 4 nanocating الطبقات مع PMMA بشكل ملحوظ بالمقارنة مع نظيره الطبقات في 2 أو nanocoating الآخرين، بما في ذلك على حد سواء 2 و 4 طبقات من nanocoating. وبالنظر إلى هذه الملاحظة، تعرض نحو 4 عينات الطبقات من لnanocoating مع PMMA أيضا إلى اصطناعية تسارع التجوية قبل الكشط الخاصة بهم. في أرقام 14A-E، يمكن للمرء أن يرى أثر تدهور للعوامل الجوية. وهناك شكل مستمر ومتكامل من nanocoating nonweathered يمكن ملاحظتها في الشكل 14A. والتدهور التدريجي للnanocoating الخامس الجيش العراقي تكسير يمكن بعد ذلك لاحظ في أرقام متتالية أي أرقام 14B، C، D و E. على العكس من ذلك، تظهر إشارة غير المصقول لا يوجد مثل هذه الآثار. الإجهاد تجفيف بسبب التبخر محتوى الماء والتقصف التدريجي من الموثق البوليمر الحالي في nanocoating خلال تفاعله مع نتيجة الأشعة فوق البنفسجية في مثل هذا التدهور (الأبيض 35، موراي 36، Dufresne اللغات وآخرون. 37، وهاري 38 Tirumkudulu ورسل 39) . يظهر تحليل EDS من nanocoating نجا عبر رسم الخرائط عنصري بين منظمة الشفافية الدولية (التي ساهمت في nancoating) والكالسيوم (التي ساهمت الطوب) في أرقام 14F-J. في الشكل، والمحتوى تي راكدة تقريبا على سطح (متوسط قيمة ~16.1٪) ويمكن ملاحظة مع محتوى الكالسيوم زيادة، وبالتالي السطح المعرض. يمكن للمرء أن من آثار كبيرة من هذه النتيجة أن تقلص nanocoating مع التجوية.
ontent ">
الرقم 14. تحليل مجهري للتدريجيا Nanocoating المتردي (Shandilya وآخرون. 31). والتدهور عن طريق ظهور تشققات على سطح الذي يعمق مع مرور الوقت الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وقد أجريت الكمي لتيو الانبعاثات 2 النانوية في الماء بها على فترات من 2 و 4 و 6 و 7 شهور من العوامل الجوية. لاتخذت هذا 100 مل عينات من العصارة من مياه الجريان السطحي التي تم جمعها وتحليلها باستخدام بالحث جانب البلازما الطيف الكتلي (ICP-MS). ويبين الجدول 3 ظروف التشغيل ICP-MS و. وجدنا أن تي وجدت لتكون دائما أقل من قيمة الكشف عن عتبة (= 0.5 ميكروغرام / لتر) فيحجم العينة. هذه الملاحظة تقود إلى استنتاج أنه على الرغم من التدهور عن طريق التجوية، لا تزال ملزمة بقوة nanocoating لمقاومة الرشح بها في مياه الجريان السطحي.
| حجم العينة | 2 مل |
| RF الطاقة | 1550 W |
| RF مطابقة | 1.78 V |
| حاملة الغاز | 0.85 لتر / دقيقة |
| الغاز ماكياج | 0.2 لتر / دقيقة |
| غموض | Micromist |
| مضخة البخاخات | 0.1 ص / ق |
| S / C درجة الحرارة | 15 ° C |
| كان معدل التدفق | 5 مل / دقيقة |
| H معدل تدفق 2 | 2 مل / دقيقة |
| الوقت التكامل | 0.1 الصورة |
| غرفة والشعلة | كوارتز |
| مخروط | ني |
الجدول 3: شروط التشغيل من ICP-MS.
وأعقب التجوية من التآكل. و15A وباء الأرقام تظهر نتائج التحليل تيم من جزيئات الهباء الجوي عينات، خلال دقيقة 2 الأولى من التآكل من 4 أشهر و 7 نجا nanocoating في ظل ظروف أخذ العينات نفسها. وترسب أعلى نوعيا من جسيمات الهباء الجوي على شبكات سلكية يمكن ملاحظتها في حالة الأخير. جسيمات الهباء الجوي polydispersed يمكن ملاحظة على أعلى التكبير. على الرغم من أننا لم نتمكن من تحديد، ولكن لوحظ وجود كمية كبيرة من الجسيمات النانوية خالية من TIO2 (أي تي كتلة> 90٪) عندما نجا 7 أشهر nanocoating كان متآكل (الشكل 15C و D). فترات الثقة بين الصغيرة والكميات المقاسةوبالتالي أهملت في المؤامرات. هذه النتيجة تختلف من نتائج nanocoatings غير نجا وغيرها من الدراسات المختلفة مثل Shandilya وآخرون. 15، Golanski وآخرون. 23، Göhler وآخرون. 29، Shandilya وآخرون. 33. وبالتالي، فإنه من مصلحة أكثر معينة. في النتائج التي تم الحصول عليها سابقا لnanocoatings غير نجا والدراسات المذكورة أعلاه أخرى، جزء كبير من الهباء الجوي المنبعثة تتكون من المواد متناهية الصغر في ولاية محددة مصفوفة وليس في دولة حرة.
الرقم 15. تحليل مجهري للالهباء الجسيمات. صورة TEM جزيئات الهباء الجوي المنبعثة من تآكل من (A) 4 أشهر و (ب) نجا 7 أشهر nanocoating (C، D) النانوية حرة المنبعثة من تآكل من 7 أشهر نجا nanocoating
في الشكل 15E، والاختلافات في نسب العنصرين، C الثلاثة، وتظهر تي والكالسيوم عندما تصل مدة التجوية 7 أشهر من 4 أشهر. وهناك تأثير واضح على التقصف البوليمر يمكن ملاحظة مع انخفاض في محتوى C من 56٪ إلى 12٪. هذا الانخفاض يعني بشكل مباشر على انخفاض في وجود مصفوفة حول الجزيئات الهباء الجوي المنبعثة. زيادة من 7٪ إلى 55٪ في محتوى تي يدل على زيادة التركيز تي في جسيمات الهباء الجوي المنبعثة. السطح المعرض من الطوب الأساسي، وبعد 7 أشهر من التجوية، ينتج بعض جزيئات الهباء الجوي جداعلى تآكل. ونتيجة لذلك، لوحظ بعض جسيمات الهباء الجوي من الطوب أيضا بعد 7 أشهر من التجوية. وبالتالي، فإن مدة التجوية له تأثير مباشر على حجم والتركيب الكيميائي للجزيئات الهباء الجوي.
الرقم 16. المجلس الوطني الفلسطيني ومديرية الأمن العام في وجود المدة كشط: المجلس الوطني الفلسطيني ومديرية الأمن العام خلال كشط المرجعية نجا وnanocoating. تآكل يحدث لر = 120-720 ثانية في لوحات (A) و (B). (Shandilya وآخرون. 31) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
والأرقام 16A-D تظهر النتائج على المجلس الوطني الفلسطيني ومديرية الأمن العام من جسيمات الهباء الجوي عينات داخل حجم samplinز غطاء محرك السيارة. في أرقام 16A وباء، ابتداء من الساعة ر = 120 ثانية، ويستمر حتى ر = 720 ثانية، وتآكل من الإشارة غير المصقول أسفرت عن المجلس الوطني الفلسطيني مستقلة ثابتة والتجوية مدة (~ 500 سم - 3؛ الانحراف المعياري 5-16 سم - 3؛ ثلاث مرات متكررة). ولذلك، فإن التجوية مصطنعة ليس لها تأثير واضح على جسيمات الهباء الجوي المنبعثة من إشارة غير المصقول. ومع ذلك، في حالة nanoacoating، ولها تأثير واضح لمدة التجوية ويمكن ملاحظة مع زيادة الوطني الفلسطيني مع التجوية المدة. باستثناء 6 و 7 أشهر، وطبيعة الاختلاف مع الوقت هي أيضا أي مشابه لافت للنظر، والصعود الأولي، تليها الركود، ثم الصعود مرة أخرى، وركود النهائي. ل6 و 7 أشهر، وهناك عثرة مباشرة في تركيز حالما يبدأ تآكل. هذا عثرة الأولية في تركيز هو أعلى من ذلك المرجع. However، بعد ر = 360 ثانية، فإنه يميل إلى العودة إلى المستوى المرجعي. هذا الاختلاف في السلوك nanocoating فيما يتعلق التآكل يمكن تفسيره على أساس آلية زواله خلال كشط. حتى 4 أشهر من التجوية، ويعتقد أن nanocoating أن تكون قوية بما يكفي لمقاومة التآكل لها. ونتيجة لذلك، يحصل ترتديه ببطء، وبالتالي فإن تركيز عدد من الهباء الجوي المنبعثة يزيد ببطء. ومع ذلك، بعد 6 و 7 أشهر من التجوية، وnanocoating هو العقدي (كما رأينا في الشكل 14E)، وربما تعلق فضفاضة إلى سطح الطوب و. ونتيجة لذلك، حالما يبدأ التآكل، وهذه الكتل nanocoating الحصول على اقتلاع بسهولة مما يدل على نتوء في تركيز عدد من جسيمات الهباء الجوي المنبعثة. مديرية الأمن العام من جسيمات الهباء الجوي المنبعثة عن المرجع (الشكل 16C) لا يظهر أي تأثير واضح من بالتناوب التجوية (وضع ما بين 250 و 350 نانومتر، المجلس الوطني الفلسطيني ≈ 375 سم
الانبعاثات من الصقيل
وخلافا لملاحظات جسيمات الهباء الجوي من الانبعاثات في حالة من الطوب المقوى وnanocoatings بهوتوكاتاليتيك، تم العثور على طبقتين من الزجاج لتكون غير انبعاثية خلال الاحتكاك بهم عندما F N = 6 ن تركيز عدد من جسيمات الهباء الجوي المنبعثة، حصل باستخدام العداد جسيم، وقد وجدت دائما أن تكون أقل من 1 سم -3، وبالتالي insignificant.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذه المادة، ويعرض التحقيق التجريبي للnanosafety-ب-تصميم المنتجات ذات البنية النانومترية التجارية. وnanosafety من قبل تصميم أي منتج يمكن دراستها من حيث المجلس الوطني الفلسطيني، ومديرية الأمن العام عندما يتعرض لضغوط الميكانيكية والتجوية البيئية. المنتجات المختارة للدراسة هي-alumino سيليكات بنة معززة تيو 2 النانوية، الصقيل مع الرئيس التنفيذي 2 النانوية وnanocoatings بهوتوكاتاليتيك مع تيو 2 النانوية. هذه المنتجات يمكن الحصول عليها بسهولة للعملاء في السوق التجاري وترتبط بشكل جيد مع حياتهم اليومية. لذلك، والتحقيق فيها نحو من nanosafety عن طريق تصميم أمر بالغ الأهمية.
التجوية اصطناعية
قد يكون من المتوقع الاختلاف في الملاحظات تدهور عندما تستخدم ظروف التشغيل المختلفة. وعلاوة على ذلك، فإن توزيع الطاقة الطيفية للضوء من الأشعة فوق البنفسجية فلوري / مصابيح زينون قوس هي علامةتختلف ificantly من تلك المنتجة في الأجهزة الضوء والتعرض المياه باستخدام مصادر الضوء الأخرى. نوع ومعدل التدهور وتصنيفات أداء المنتجة في التعرض للمصابيح الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تكون مختلفة كثيرا عن تلك التي تنتج عن التعرض لأنواع أخرى من مصادر الضوء المختبر. يعتمد نتائج اختبار التجوية أيضا على الرعاية التي تؤخذ لتشغيل غرفة التجوية. وبالتالي، فإن عوامل مثل تنظيم خط الجهد، ودرجة الحرارة من الغرفة التي يعمل فيها الجهاز، التحكم في درجة الحرارة، وحالة وعمر المصابيح لا تلعب أيضا دورا هاما في أداء الغرفة التجوية. أثناء الاختبار، قد يتغير الإشعاع بسبب الشيخوخة من مصباح الأشعة فوق البنفسجية. مصباح القياسية لديه متوسط عمر ≈1،400 ساعة. لذلك، قبل البدء في اختبار التجوية، ينبغي للمرء التأكد من عدد الساعات المتبقية للمصباح لتشغيل. وجود أيونات معدنية في الماء ليتم رشها داخل غرفة التجوية التي تزيد يخدع بهاductivity هو أيضا جانبا هاما لرعاية. إذا تجاوز الموصلية المياه في مستوى مقبول، فإنه قد ترك آثار من المعادن الذائبة على سطح نجا. في مثل هذه الحالات، يتم الحصول على سطح أكثر تدهورا مما كان متوقعا. توزيع الإشعاع المنبعث من مصباح الأشعة فوق البنفسجية في بعض الأحيان ليست موحدة في جميع أنحاء الدعم الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر من التي توضع العينات nanocoating. في مثل هذه الحالة، ينبغي الحرص أثناء وضع العينات nanocoating بحيث لا يتجاوز اختلاف الأفراد في مستوى الإشعاع على سطح كل عينة ± 2 واط / م 2. السماح للاستنساخ نتائج التجوية، يجب أن تتعرض لا يقل عن ثلاثة مكررات من كل مادة.
كشط وENM الهباء توصيف
تركيز عدد جزيئات يختلف مع وضع نقطة عينة من جسيمات الهباء الجوي داخل غرفة الاختبار الانبعاثات كما كان تركيزليست موحدة في جميع أنحاء الغرفة. في هذه الدراسة، ظلت نقطة أخذ العينات بالقرب من سطح متآكل يجري. وهذا يسمح للتقليل من الخسائر نشر وترسب جزيئات الهباء الجوي كما يتم أخذ عينات أنهم بمجرد الحصول على المتولدة من الاحتكاك. معدل تدفق الهواء جسيم حر أمر بالغ الأهمية أيضا كما يجب أن تكون مرتفعة بما يكفي للحد من الجسيمات الخلفية للحد الأدنى التركيز عليها، بحيث لا تتعارض مع توصيف جزيئات التآكل التي تم إنشاؤها. خلال الكشط، وساحج مشطوب الحافة يسمح للكشط لتكون موحدة داخل منطقة التماس مع المنتج ذات البنية النانومترية. إذا لم يتم مشطوب الحواف بشكل صحيح، لأنها قد تقشر سطح الاتصال أيضا. بينما كان يعمل مع منتجات ذات البنية النانومترية، وهي المشغل هو عرضة للله / لها التعرض للجزيئات المنبعثة. وبالتالي، يجب أن يتم أي نوع من التلاعب في المنتجات ذات البنية النانومترية، بما في ذلك تآكل من داخليتفق مغلقة التي هي قادرة على عرقلة أي جسيمات متناهية الصغر بالمرور.
تحليل تيم للتعليق السائل
طبيعة ماء من الشبكة شبكة النحاس هو من أهمية قصوى في حين إيداع كما مائي انخفاض قاعدة. يستقر انخفاض على سطح الشبكة، وكذلك يخفف من الحاجة لسطح عمليات ما قبل التبول. تجفيف الشبكة مشحونة داخل غرفة مغلقة أمر بالغ الأهمية أيضا لتجنب التلوث مع الجسيمات الترابية المحيطة لأنها قد تتداخل مع تحليل تيم.
لقد تم تعديل الجهاز كشط القياسية من خلال استبدال شريط أفقي الصلب المثبتة مسبقا من قبل نسخة طبق الأصل في الألومنيوم 2024 سبائك وتصاعد قياس الضغط على السطح العلوي من هذا الشريط سبائك الألومنيوم منسوخة. هذا التعديل يسمح معرفة حالة الإجهاد الميكانيكية كاملة خلال كشط والسيطرة بالتالي أفضل من هذه العملية، التي لم يكن ممكنا من قبل. لmicroscoتحليل الموافقة المسبقة عن علم من جسيمات الهباء الجوي، وهي تقنية جديدة لجمع الجسيمات على أساس الترشيح من خلال الدعم مخصصة تيم، وهي تيم واستخدمت في هذه الدراسة من خلال حامل مرشح الذي تم تطويره خصيصا لهذا التطبيق الشبكات التي يسهل اختراقها.
التجوية اصطناعية
قدرة طلاء لمقاومة تدهور خصائصه الفيزيائية الناجمة عن التعرض للضوء والحرارة والماء يمكن أن تكون كبيرة جدا للعديد من التطبيقات. نوع من التعرض في هذه المقالة هو محدود ولا يمكن محاكاة التدهور الناجم عن الظواهر الجوية المحلية مثل تلوث الغلاف الجوي، هجوم بيولوجي، أو التعرض المياه المالحة.
كشط وENM الهباء توصيف
والقيد الرئيسي للبروتوكول المعروضة للهباء توصيف ENM هو أن جزءا من هذه الهباء ENM تضيع قبل أن يمكن وصفها لحجم والخاصةعدد. ويمكن أن تعزى هذه الخسارة لمختلف الظواهر المرتبطة ديناميات الهباء الجوي مثل الترسيب، ونشرها، والاضطراب في تدفق الهواء، وترسب بالقصور الذاتي الخ والتي تعمل على الجسيمات الهباء الجوي في وقت واحد في أقرب وقت يحصل خروجه. هذه الخسارة هي وظيفة مباشرة لحجم الهباء الجوي الجسيمات. وقد اعتبر هذا الجانب في بعض المنشورات السابقة مثل Shandilya وآخرون. 31، Shandilya وآخرون. 33، Shandilya وآخرون. 34. ومع ذلك، كان النهج الاعتبار رد الفعل في هذه الدراسات أي أجريت حسابات لتقدير ما يقرب من الخسارة وتم تعديل النتائج التجريبية النهائية على أساس حساب النتائج.
تحليل تيم للتعليق السائل
تقنية المعروضة هنا لتحليل تيم من تعليق السائل عينات المخفف تجبر الجسيمات العالقة على الانضمام إلى السطح من الشبكة عن طريق تبخيرالمحتوى الكلي للمياه. هذا قد يسمح تشكيل المجاميع الكبيرة على الشبكة التي ليست موجودة في تعليق السائل الأصلي. وبالتالي، فإن هذا الأسلوب لا يمكن أن تمثل تماما التشكل من الجسيمات العالقة في ظروف الأصلي.
وتهدف هذه التقنية المقدمة هنا في السيطرة على المعلمات التي تلعب دورا رئيسيا في هباء الجسيمات، سواء كان ذلك أثناء الشيخوخة الميكانيكية أو البيئية. وعلاوة على ذلك، فإنه يركز على إيجاد عتبة مدة التجوية بعدها على nanocoating المختار قد تجاوز عمر nanosafe لها. (وفي هذه الحالة، فإنه من 4 أشهر من تسارع التجوية.) ويتم ذلك من خلال المراقبة المستمرة للدولة nanocoating في العملية التي سمحت لنا أن نلاحظ مدة الدقيقة التي بدأت nanocoating في التدهور. هذه هي السمة التي تميزه عن الدراسات العلمية السابقة كما أنها تتعامل مع مفهوم التجوية البيئية عن طريق تطبيقه علىعينة الاختبار لمدة محددة سلفا مع أي رصد في العملية من التجوية الجارية. النهج الذي اختارته في الدراسة المقدمة هنا يسمح لمقارنة الكمية عتبات nanosafety قياسها تجريبيا (أي عمر nanosafe) من مختلف nanoproducts similar--ولكن 42 (في ظل ظروف الحياة المتسارعة مماثلة). وبالتالي، فإن الخطوة الأولى تطوير المنتجات على أساس Nanosafety من قبل التصميم.
وبالنسبة للمستقبل، ويجري تطوير نهج وقائي تماما التي التجريبية انشاء يقلل من خسائر الهباء الجوي الجسيمات في الوقت الحقيقي، ودراسة الكمية الكاملة للجسيمات الهباء الجوي المنبعثة يمكن القيام به بدقة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Photocal Masonry | Nanofrance Technologies | Test sample | |
| Masonry brick (ref. 901796) | Castorama | Support for test sample | |
| Optical microscope (model Imager.M1m) | Carl Zeiss MicroImaging GmbH |
For microcopic analysis | |
| Energy-dispersion spectroscope (model X-max) | Oxford Instruments | For elemental composition analysis | |
| Transmission Electron Microscope (model CM12) |
Philips | For microcopic analysis | |
| Weathering chamber (model Suntest XLS+) | Atlas | For accelerated artificial weathering | |
| Xenon arc lamp (model NXE 1700) | Ametek SAS | UV rays source | |
| Inductively Coupled Plasma Mass spectrometer (model 7500cx) | Agilent Technologies | For leachate water samples analysis |
|
| Taber linear abraser (model 5750) | Taber Inc. | For abrasion | |
| Taber H38 abradant | Taber Inc. | For abrasion | |
| Condensation Particle Counter 3775 | TSI | For counting number concentration of aerosol particles | |
| Aerodynamic Particle Sizer 3321 | TSI | For measuring the size of aerosol particles | |
| Differential Mobility Analyzer 3081 | TSI | For measuring the size of aerosol particles | |
| Mini Particle Sampler | Ecomesure | For sampling the aerosol particles | |
| Gilian LFS-113 Low Flow Personal Air Sampling Pump | Sensidyne | For sampling the aerosol particles |
References
- Potocnick, J. European Commission Recommendation on the definition of nanomaterial (2011/696/EU). , (2011).
- Oberdorster, G., Oberdorster, E., Oberdorster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ Health Persp. 113 (7), 823-839 (2005).
- 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).
- Houdy, P., Lahmani, M., Marano, F. Nanoethics and Nanotoxicology. , 1st ed, Springer. Heidelberg, Germany. (2011).
- Kulkarni, P., Baron, P. A., Willeke, K. Aerosol Measurement: Principle, Techniques and Applications. , 3rd ed, John Wiley and Sons. Hoboken, NJ, USA. (2011).
- Hsu, L. Y., Chein, H. M. Evaluation of nanoparticle emission for TiO2 nanopowder coating materials. J Nanopart Res. 9 (1), 157-163 (2007).
- Maynard, A. D.
- Shatkin, J. A., et al. Nano risk analysis: advancing the science for nanomaterials risk management. Risk Anal. 30 (11), 1680-1687 (2011).
- 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).
- Allen, N. S., et al. Ageing and stabilisation of filled polymers: an overview. Polym Degrad Stabil. 61 (2), 183-199 (2004).
- 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).
- 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).
- Kaegi, R., et al. Synthetic TiO2 nanoparticle emission from exterior facades into the aquatic environment. Environ Pollut. 156 (2), 233-239 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bouillard, J. X., et al. Nanosafety by design: risks from nanocomposite/nano waste combustion. J Nanopart Res. 15 (1), 1519-1529 (2013).
- Ounoughene, G., et al. Behavior and fate of Halloysite Nanotubes (HNTs) when incinerating PA6/HNTs nanocomposite. Environ Sci Technol. 49 (9), 5450-5457 (2015).
- Morose, G. The 5 principles of "Design for Safer Nanotechnology". J Clean Prod. 18 (3), 285-289 (2010).
- ASTM International. ASTM D4060: Standard test method for the abrasion of organic coatings by the Taber abradant. , (2007).
- ASTM International. ASTM D6037: Standard test methods for dry abrasion mar resistance of high gloss coatings. , (1996).
- ASTM International. ASTM D1044: Standard test method for resistance of transparent plastics to surface abrasion. , (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- AFNOR. ISO 16474-1: Paints and varnishes − Methods of exposure to laboratory light sources − Part 1: General guidance. , (2012).
- 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).
- 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).
- White, L. R.
- 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).
- Dufresne, E. R., et al. Flow and fracture in drying nanoparticle suspensions. Phys Rev Lett. 91, 224501 (2003).
- Hare, C. H. The degradation of coatings by ultraviolet light and electromagnetic radiation. JPCL. , (1992).
- Tirumkudulu, M. S., Russel, W. B.
- 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).
- 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).
- Bressot, C., et al. Environmental release of engineered nanomaterials from commercial tiles under standardized abrasion conditions. J Hazardous Materials. , (2016).
