Abstract
مع التطور السريع لتكنولوجيا النانو باعتبارها واحدة من أهم التقنيات في القرن الحادي و21، مصلحة في سلامة المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد متناهية الصغر في تزايد أيضا. تقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر من المنتجات التي تحتوي على المواد النانوية هو خطوة حاسمة في تقييم سلامة هذه المنتجات، وأدى في العديد من الجهود الدولية المبذولة لتطوير تقنيات متسقة وموثوق بها لتوحيد تقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر. في هذه الدراسة، يتم تقييم الإفراج عن المواد النانوية من المنتجات التي تحتوي على المواد النانوية باستخدام نظام الغرفة التي تضم الجسيمات المضادة التكثيف، والبصرية الجسيمات المضادة، وأخذ عينات من الموانئ لجمع عينات من مرشح للتحليل المجهر الإلكتروني. يتم اختبار نظام غرفة المقترحة باستخدام سحاجة وقرص من نوع عينات المواد بمركب متناهي في الصغر لتحديد ما إذا كان الإفراج عن المواد متناهية الصغر غير قابلة للتكرار وثابت داخل نطاق مقبول.وتشير نتائج الاختبار أن العدد الكلي للجسيمات في كل اختبار هو ضمن 20٪ من المعدل بعد عدة محاكمات. الاتجاهات الإفراج متشابهة وأنها تظهر التكرار جيدة جدا. ولذلك، فإن نظام الدائرة المقترحة يمكن استخدامها بشكل فعال لإطلاق المواد متناهية الصغر اختبار المنتجات التي تحتوي على المواد متناهية الصغر.
Introduction
ومعظمهم قد درس التعرض المواد متناهية الصغر فيما يتعلق العمال في أماكن العمل التصنيع، والمناولة، وافتعال، والتعبئة والتغليف المواد النانوية، في حين لم يدرس تعرض للمستهلك على نطاق واسع. وأشار تحليل حديث لقاعدة البيانات البيئية والأدب الصحية التي تم إنشاؤها من قبل المجلس الدولي لتقنية النانو (ICON) كما أن معظم الأبحاث سلامة المواد متناهية الصغر وتركز على المخاطر (83٪) والتعرض المحتمل (16٪)، مع الإفراج عن nanocomposites، وهو ما يمثل تعرض للمستهلك، فقط يمثلون 0.8٪ 1. وبالتالي، لا يعرف إلا القليل جدا عن تعرض المستهلك للمواد النانوية.
وقد استخدم إطلاق جسيمات متناهية الصغر لتقدير تعرض للمستهلك في دراسات المحاكاة، بما في ذلك التآكل والتعرية من nanocomposites، غسل المنسوجات، أو حركة الغبار اختبار طرق، مثل طريقة طبل الدورية، دوامة اهتزاز طريقة، وأساليب شاكر أخرى 2-3. بالإضافة إلى ذلك، العديد الدوليةمحاولات، مثل nanorelease ILSI (المعهد الدولي للعلوم الحياة) وNanoReg الاتحاد الأوروبي، التي بذلت لتطوير التكنولوجيا لفهم الإفراج عن المواد النانوية المستخدمة في المنتجات الاستهلاكية. وILSI المنتج nanorelease المستهلك أطلقت في عام 2011 يمثل نهج دورة الحياة إلى إطلاق المواد متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية، حيث المرحلة 1 ينطوي على اختيار المواد متناهية الصغر، وتغطي المرحلة 2 أساليب التقييم، والمرحلة 3 ينفذ الدراسات بين المختبرات. كما تم نشر العديد من الدراسات والمنشورات على سلامة المواد النانوية في المنتجات الاستهلاكية 4-6.
وفي الوقت نفسه، NanoReg يمثل نهج أوروبي مشترك لاختبار التنظيمي للمواد النانوية المصنعة ويوفر برنامج الطرق لاستخدامها في محاكاة النهج إلى nanorelease من المنتجات الاستهلاكية 2. ISO TC 229 كما تحاول تطوير المعايير ذات الصلة لسلامة المستهلك وتقديم الجديد اقتراح بند العمل من أجل سلامة المستهلك. منظمة التعاون والتنمية WPMN (workiنانوغرام الطرف عن المواد متناهية الصغر)، وخاصة SG8 (الفريق التوجيهي على تقييم التعرض وتخفيف التعرض)، أجريت مؤخرا دراسة على اتجاه العمل في المستقبل، خصوصا الاستهلاكية وتقييم التعرض البيئي. لذلك، في ضوء هذه الأنشطة الدولية، أطلقت وزارتي الكورية للتجارة والصناعة والطاقة وركز مشروع المستويات في عام 2013 على "تطوير تكنولوجيات لتقييم سلامة وتوحيد المواد النانوية وnanoproducts". بالاضافة الى ذلك، إطلاق المواد متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية كما تم نشر العديد من الدراسات 7-8 السلامة ذات الصلة المستهلك لتوحيد.
اختبار الكشط هو واحد من النهج محاكاة المدرجة في nanorelease ILSI وNanoReg 2-3 لتحديد مستوى الانبعاثات المحتملة للجزيئات النانوية من مختلف المنتجات المركبة التجارية. يستخلص يستند فقدان الوزن الجماعية على الفرق في الوزن العينة قبل وبعد العبراتأيون باستخدام سحاجة. ومتآكل العينة بمركب متناهي في الصغر بسرعة ثابتة، أخذ العينات تمتص حتى الهباء الجوي، وبعد ذلك يتم تحليل الجزيئات باستخدام أجهزة العد الجسيمات، مثل التكثيف الجسيمات المضادة (CPC) أو البصرية الجسيمات المضادة (OPC)، والتي تم جمعها على TEM (نقل الإلكترون المجهري) شبكة أو غشاء لمزيد من التحليل البصري. ومع ذلك، إجراء اختبار التآكل للمواد بمركب متناهي في الصغر يتطلب إطلاق جسيمات متناهية الصغر ثابت، وهو أمر صعب بسبب الجسيمات الشحن نتيجة للتآكل وعند إجراء أخذ العينات الجسيمات بالقرب من نقطة الانبعاثات 2-3، 9-11.
وفقا لذلك، تقدم هذه الورقة نظام غرفة كأسلوب جديد لتقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر في حالة تآكل المواد بمركب متناهي في الصغر. بالمقارنة مع غيرها من التآكل، ومحاكاة التجارب، يوفر نظام غرفة المقترحة عن بيانات جسيمات متناهية الصغر متسقة في حالة من التآكل. وعلاوة على ذلك، وهذه الطريقة اختبار جديدوقد استخدم على نطاق واسع في مجال جودة الهواء في الأماكن المغلقة وصناعة أشباه السلوك كما هو مجموع عدد الجسيمات طريقة العد 12 و 13. ولذلك، فمن المتوقع أن الطريقة المقترحة يمكن تطويرها إلى أسلوب موحد لإطلاق اختبار جسيمات متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد النانوية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد أدوات وعينات
- سحاجة
- بناء على اختبار التآكل، واستخدام سحاجة مع مرحلة واحدة عينة دوران (مم 140)، وهما أصحاب عجلة الكشط، وسرعة دوران 30 - 80 دورة في الدقيقة.
- استخدام الوزن لتأمين عجلة كشط إلى حامل للعجلة الكشط، وهو ما ينطبق أيضا تحميل لعينة الاختبار.
- تثبيت مدخل الهواء إضافي لتقديم تعليق أفضل للجسيمات abrased، كما هو مبين في الشكل (3). استخدام 1/8 "قطرها أنبوب تقع على بعد 15 مم فوق و 40 ملم بعيدا عن مركز عينة الاختبار.
- عجلة الكشط
- التفاف عجلة الكشط (قطر 55 مم، 13 مم) مع الرمل ورقة (100 حصى والعلامة التجارية الجديدة).
- عينة
- العينة هو مركب يحتوي على المواد متناهية الصغر لاختبار التآكل. لتركيبها في سحاجة، يجب أن تكون العينة مستعدة خفة دمح مم 140.
- غرفة
- استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لجدران الغرفة لتجنب الجسيمات ترسب المقرر أن القوة الكهروستاتيكية. وضع سحاجة داخل غرفة (حجم 1 م 3) (الجدول 1)، وتحديد مدخل الهواء ومخرج في الجزء العلوي والسفلي من الغرفة، على التوالي. استخدام خلاط، ويتألف من ثلاث لوحات مثقوبة، عند مخرج الهواء لتحقيق تدفق الجسيمات مختلطة بشكل موحد.
- التعادل
- كما الجسيمات المشحونة بشكل ثابت الكهربائية تعزيز الجسيمات ترسب على جدران الغرفة، واستخدام التعادل (لينة المؤين الأشعة السينية) للحد من حالة شحن من الجزيئات.
- أدوات القياس على الانترنت 12 و 13
- استخدام للحزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم لقياس تركيز عدد الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات وفقا لتعليمات الشركة الصانعة.
- تثبيت للحزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم في outleطن من الغرفة لقياس تركيز عدد الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات.
- أدوات أخذ العينات الجسيمات
- أخذ عينات من الجسيمات أفرج عنه باستخدام الجسيمات العينات التي تحتوي على وسائل الاعلام فلتر أو شبكة تيم لتحليل مورفولوجيا الجسيمات والمكونات.
- تثبيت وسائل الاعلام فلتر الجسيمات العينات التي تحتوي على أو شبكة تيم عند مخرج الغرفة لتحليل مورفولوجيا الجسيمات الافراج عنهم.
2. كشط اختبار الجسيمات النانوية الإصدار عن طريق نظام الغرفة
ملاحظة: يتم وصف ظروف الاختبار تآكل في الجدول 2.
- تحديد موقع سحاجة في وسط الغرفة.
- تثبيت عينة الاختبار على عينة مرحلة دوران سحاجة.
- تأمين العجلات تآكل في أصحاب عجلة كشط ويبلغ وزنها 1000 غرام لتطبيق تحميل لعينة الاختبار.
- تحديد موقع التعادل (لينة المؤين الأشعة السينية)28 سم بعيدا عن وسط عينة اختبار في زاوية 45 درجة، كما رأينا في الشكل 2، للحد من الجسيمات ترسب الكهربائية الساكنة على جدران الغرفة.
ملاحظة: إن التعادل يزيل القوة الكهروستاتيكية عن التعرض شعاع. ومع ذلك، منذ تقع العجلات مدخل الهواء والاحتكاك فوق خشبة المسرح عينة التناوب، وهذا يحد من وصول شعاع التعادل على سطح عينة الاختبار. لذلك، يقع التعادل قطريا للسماح لشعاع للوصول إلى أكبر قدر من سطح العينة وقت ممكن. - تشغيل منفاخ المثبتة عند مخرج غرفة بمعدل تدفق / دقيقة 50 L.
- العرض 25 لتر / دقيقة إضافية خالية من الجسيمات تعليق الهواء باستخدام ضاغط الهواء من خلال فتحة الهواء إضافي.
ملاحظة: تم إيداع الجسيمات، التي تم إنشاؤها بواسطة الكشط، على سطح العينة وتآكل العجلات، وبقوة. وبالتالي، فإنه من الصعب قياس الجزيئات abrased. مدخل الهواء إضافي يمكن هيلص لحل هذه المشكلة لتعليق الجسيمات. - للتحقق من تركيز عدد خلفية الجسيمات داخل الغرفة لتصل إلى متوسط تركيز عدد الجسيمات لمدة 1 ساعة من أقل من 1 # / سم مكعب باستخدام حزب الشيوعى الصينى، كما هو موضح في الشكل (4).
- تشغيل المرحلة عينة دوران سحاجة باستخدام محرك خطوة التي تدور في مرحلة التناوب عينة في 72 دورة في الدقيقة مع 1000 التناوب.
- قياس وتسجيل توزيع الجسيمات تركيز عدد وحجم الجسيمات أفرج عنه باستخدام حزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم.
ملاحظة: الجزيئات التي صدرت من nanocomposites يتم تعليق وحملت عن طريق الهواء الذي يتم ضخه. ويتم نقل هذه الجسيمات العالقة في نهاية المطاف إلى منفذ التالية تيار الهواء. ثم يتم الكشف عن الجسيمات الصادرة عن الحزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم عند مخرج القاعة. في معظم الأحيان وتستخدم للحزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم لقياس تركيز عدد الجسيمات، في حين أن OPC يمكن أيضا قياس توزيع حجم الجسيمات. - عصيدةلو الجسيمات صدر باستخدام العينات الجسيمات تحتوي على وسائل الاعلام فلتر أو شبكة تيم.
ملاحظة: الجسيمات صدر من nanocomposites الخطوة التي اتخذتها كشط إلى مخرج الغرفة التالية تيار الهواء. عند مخرج القاعة، والجزيئات صدر يمكن أخذ عينات باستخدام العينات الجسيمات. الجسيمات صدر جمعها على وسائل الاعلام فلتر أو شبكة تيم ثم يمكن تحليلها باستخدام تيم أو SEM (المسح المجهر الإلكتروني). - وقف القياس وأخذ العينات عندما يصل تركيز عدد الجسيمات أقل من 0.1٪ من تركيز العدد الأقصى الجسيمات.
- حفظ جميع البيانات (CPC، OPC) وإزالة جميع العينات (عينات الاختبار).
- استخدام عينة جديدة وعجلات كشط جديدة لكل اختبار، وغسل غرفة وسحاجة مع kimwipes وIPA (ايزو بروبيل الكحول) بعد كل اختبار الكشط لتأكيد التكرار.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
كشط اختبار التكرار عن طريق نظام الغرفة
بلغ إجمالي أعداد الجسيمات متسقة ل8 اختبارات التآكل، كما هو مبين في الجدول 3. قياس للحزب الشيوعى الصينى بمتوسط 3.67 X10 9 الجسيمات، في حين عد OPC بمتوسط 1.98 × 10 9 الجسيمات (> 0.3 ميكرون). كانت انحرافات في غضون 20٪، وهو ما يمثل إطلاق ثابت من الجزيئات خلال كشط.
Nanorelease من المركبة النانوية
كما هو مبين في الشكل (5)، Nanocomposites تحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية (أنابيب الكربون النانوية) وأظهرت 0٪ و 2٪ حلقة 40 ملم بعيدا عن المركز بعد تآكل. بعد كشط، فقدت عينات الاختبار الأصلي حوالي 0.6 غرام (1.56٪) (الجدول 4). وبمركب متناهي في الصغر تحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية سراح 12.6٪ المزيد من الجسيمات ثان مركب السيطرة، على النحو المبين في الجدول 5. وأخذت عينات من عدة جزيئات ميكرومتر على مرشح، بينما تم استخدام شبكة تيم لأخذ عينات من الجسيمات النانوية. وقد تمزقت معظم الجسيمات جسيمات المستحقة للتآكل، وFE-SEM (حقل الانبعاثات المسح الإلكترون المجهري) لم يكشف عن هياكل المركز الوطني للاستشعار خالية من بمركب متناهي في الصغر تحتوي على 2٪ الأنابيب النانوية الكربونية في عينات مرشح (الشكل 6) أو عينات الجسيمات عينات صغيرة بعد كشط ( الشكل 7).
الشكل 1. Nanorelease التكوين غرفة الاختبار. ويبين هذا الرقم تكوين نظام غرفة الاختبار تآكل، وتعرض للمواصفات الغرفة في الجدول 1. لتوفير الهواء الخالية من الجسيمات إلى الغرفة، تم إدراج مرشح الفحم في مدخل الهواء ل تدفق غمد الهواء، في حين خلاط، ويتألف من ثلاثة الأداء الإقتصادي الأداءلوحات orated، تم تثبيتها في منفذ لتحقيق تدفق الجسيمات مختلطة بشكل موحد. لتدوير الهواء في الغرفة، تم تركيب عداد تدفق فوهة ومنفاخ في نهاية منفذ. تم تركيب عداد التكثيف الجسيمات (CPC) والبصرية الجسيمات المضادة (OPC) المصب من خلاط لقياس تركيز عدد الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. تنسيب من التعادل وسحاجة. الجسيمات المتولدة عن الاحتكاك اثنين من مواد مختلفة سيتم مشحونة. وهكذا، للحد من الجسيمات المشحونة، تم تركيب التعادل (لينة المؤين الأشعة السينية). وترد مواصفات التعادل في الملحق 1. تحييد يقع ص (لينة المؤين الأشعة السينية) 28 سم بعيدا عن وسط عينة اختبار في زاوية من 45 درجة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. تكوين مدخل الهواء الإضافي: (أ) المشهد الأمامي (ب) رأي كبار لاختبار التآكل، ويقع سحاجة في وسط الغرفة. لتقديم تعليق أفضل للجسيمات abrased صدر من عينة اختبار، تم توفير تدفق الهواء إضافي باستخدام 1/8 "أنبوب تقع على بعد 15 مم فوق و 40 ملم بعيدا عن مركز عينة الاختبار. الرجاء انقر هنا لعرض أكبر نسخة من هذا الرقم.
ه = "1"> 
الشكل 4. كشط إجراء الاختبار. وقبل التجربة الرئيسية، وتم إعداد الأدوات وعينات الاختبار. تم التحقق من القيم الأساسية الغرفة، مثل المركبات العضوية المتطايرة، والأوزون، والغبار، وبعد ذلك سحاجة مع عينة الاختبار والتعادل وضعت في الغرفة. لاختبار الرئيسي، تم إجراء فحص صفر في المرحلة الاستعداد من خلال البدء ووقف التآكل. تم إجراء أخذ العينات في جميع أنحاء اختبار التآكل. بعد إزالة عينة اختبار، تم إعداد غرفة لاختبار عينة المقبل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5. تغيير نموذجي في تركيز عدد الجسيمات خلال اختبار الكشط. </ قوي> (أ) النيوترالايزر قبالة؛ (ب) التعادل على. هذا الرقم يدل على تغيير نموذجي في تركيز عدد الجسيمات خلال اختبار التآكل. خلال كشط، زيادة تركيز عدد الجسيمات، في حين بعد كشط، انخفض تركيز عدد الجسيمات. (أ) هو شرط التعادل خارج، و (ب) هي التعادل على الشرط. في حالة التعادل، على، كان تركيز الجسيمات عدد أعلى من حالة الخروج. وذلك لأن التعادل يمكن أن تقلل من فقدان جدار الجسيمات عن طريق تقليل حالة شحن من الجزيئات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6. Nanocomposites تحتوي على 0٪ الأنابيب النانوية الكربونية و 2٪ الأنابيب النانوية الكربونية. > (أ و ب) لا تحتوي الأنابيب النانوية الكربونية. (ج و د) التي تحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية. (أ و ج) قبل الكشط، (ب و د) بعد كشط. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 7. الجسيمات عينات على تصفية وسائل الاعلام. وأخذت عينات من الجزيئات التي صدرت من مركب من التآكل على مرشح وتحليلها بواسطة FE-SEM. معظم الجسيمات والجسيمات التي مزقتها المستحقة للتآكل، ولم يلاحظ وجود هياكل المركز الوطني للاستشعار الحرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
س: المحافظة على together.within الصفحات = "1"> 
الرقم 8. الجسيمات عينات على تيم الشبكة. وأخذت عينات من الجزيئات التي صدرت من بمركب متناهي في الصغر عن طريق كشط على الشبكة تيم وتحليلها بواسطة FE-SEM. معظم الجسيمات والجسيمات التي مزقتها المستحقة للتآكل، ولم يلاحظ وجود هياكل المركز الوطني للاستشعار الحرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| الأبعاد | 1000 مم × 1000 مم × 1000 مم (1 م 3)، الفولاذ المقاوم للصدأ |
| منفاخ (مع فلتر HEPA) | 200 مم × 200 مم × 200 مم، 909 W |
| مقياس الضغط | Magnehelic، 0 ~ 100 MMH 2 O |
| فلتر (مدخل غرفة) | 320 مم × 320 مم × 400 مم، فلتر HEPA |
| الفحم (مدخل غرفة) | ضياء. 90 مم × 260 مم |
الجدول 1. مواصفات غرفة لاختبار التآكل. HEPA، وارتفاع كفاءة جسيمات الهواء.
| غرفة | تهوية | 50 LPM |
| سحاجة | عينة اختبار | ⌀140 مم، 3 مم سماكة |
| عجلات كشط | ورقة الرمال (100 حصى) (العلامة التجارية الجديدة) | |
| دوران | 72 دورة في الدقيقة، 1000 تناوب | |
| معدل تدفق الهواء إضافي (للتعليق الجسيمات) | 25 LPM | |
| التعادل (المؤين لينة الأشعة السينية) | موقع | 45 درجة، 28 سم (من مركز اختبار العينة) |
الجدول 2. ظروف الاختبار الكشط. LPM، لتر لكل دقيقة. دورة في الدقيقة، والثورات لكل دقيقة.
| A. للحزب الشيوعى الصينى (التكثيف الجسيمات المضادة) | ||||
| إجمالي عدد الجسيمات [# / سم] | ||||
| البيانات (X10 9) | يعني ± SD (X10 9) | + 20٪ (X10 9) | -20٪ (X10 9) | |
| اختبار # 1 | 2.86 | 3.67 ± 0.7 | 40.40 | 2.94 |
| اختبار رقم 2 | 2.61 | |||
| الاختبار رقم 3 | 3.50 | |||
| اختبار # 4 | 4.25 | |||
| اختبار # 5 | 3.87 | |||
| اختبار # 6 | 4.66 | |||
| اختبار # 7 | 3.47 | |||
| اختبار # 8 | 4.17 | |||
| B. OPC (بصري الجسيمات المضادة) | ||||
| إجمالي عدد الجسيمات [# / سم] | ||||
| البيانات (X10 9) | يعني ± SD (X10 9) | + 20٪ (X10 9) | -20٪ (X10 9) | |
| اختبار # 1 | 1.56 | 1.98 ± 0.28 | 2.38 | 1.58 |
| اختبار رقم 2 | 1.81 | |||
| الاختبار رقم 3 | 1.82 | |||
| اختبار # 4 | 2.12 | |||
| اختبار # 5 | 2.05 | |||
| اختبار # 6 | 2.47 | |||
| اختبار # 7 | 1.86 | |||
| اختبار # 8 | 2.15 | |||
الجدول 3. إجمالي عدد الجسيمات تقاس باستخدام حزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم في 8 اختبارات التآكل. وترد البيانات والمتوسط والانحراف المعياري من 8 الاختبارات.
| قبل (ز) | بعد (ز) | فقدان الوزن (ز) = قبل - وبعد | فقدان الوزن، ٪ | |
| CNT (0٪) | 38.6074 | 38.0032 | 0.6042 | 1.56 |
| CNT (2٪) | 39.5159 | 38.9001 | 0.6158 | 1.56 |
الجدول 4. التغييرات الوزن لعينات بمركب متناهي في الصغر تحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية قبل وبعد الكشط.
| عدد الجسيمات (# / سم مكعب) | الفرق (# / سم مكعب) = (# من الجسيمات CNT 2٪) - (# من الجسيمات CNT 0٪) | |||
| CPC (× 10 6) | OPC (× 10 6) | CPC (× 10 6) | OPC (× 10 5) | |
| CNT (0٪) | 8.74 | 8.37 | 1.26 (12.6٪) | 1.6 (1.9٪) |
| CNT (2٪) | 10 | 8.53 | ||
الجدول 5. إجمالي عدد الجسيمات الإفراج عن nanocomposites بعد اختبار التآكل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
كانت الخطوات الأكثر أهمية عند إجراء اختبار nanorelease من المواد بمركب متناهي في الصغر باستخدام اختبار الكشط: 1) باستخدام نظام غرفة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع التعادل لإزالة الشحنات الكهربية التي تولدها الاحتكاك وتقليل ترسب الجسيمات على جدران الغرفة. 2) تزويد الهواء إضافي لتوفير أفضل تعليق الجسيمات. و3) أخذ عينات من الجسيمات صدر ومراقبة الإنترنت باستخدام حزب الشيوعى الصينى ومكتب أمين المظالم من منفذ الذي يحتوي على خلاط تتكون من ثلاث لوحات مثقوبة.
تم تصميم اختبار الكشط أصلا لتقييم مقاومة التآكل على أساس ISO 7784-1 أو ISO 5470-1 14-15. تستخدم الآن على نطاق واسع اختبار الكشط لمحاكاة العمليات الرملي ودراسة المقاومة للتآكل المواد والطلاء، ومثل هذه الأساليب كشط تم تعديلها لدراسة إطلاق جسيمات متناهية الصغر من المواد بمركب متناهي في الصغر 9-11. اختبار التآكل هي أيضا واحدة منمحاكاة النهج المدرجة في NanoReg الاتحاد الأوروبي 2. ومع ذلك، إجراء اختبار التآكل للمواد بمركب متناهي في الصغر يتطلب إطلاق جسيمات متناهية الصغر ثابت، وهو أمر صعب بسبب الجسيمات الشحن نتيجة للتآكل وعند إجراء أخذ العينات الجسيمات بالقرب من نقطة الانبعاثات. ولذلك، فإن غرفة اقترح وضع لاختبار الكشط يحل هذه المشاكل من خلال تحييد الجزيئات وأخذ عينات من أسفل تيار من منفذ غرفة تحتوي على خلاط، وبالتالي تحقيق الافراج عن الجسيمات ثابت من عينات بمركب متناهي في الصغر.
وقد تم بالفعل عدة محاولات لتحديد الأنابيب النانوية الكربونية مجاني تم طرحه من المواد بمركب متناهي في الصغر. على سبيل المثال، تم اختبار nanocomposites القائم الايبوكسي التي تحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية من أجل الإفراج عن أنابيب الكربون النانوية باستخدام عملية التآكل. ونتيجة لذلك، أشارت انتقال المجهر الإلكتروني (تيم) مراقبة انبعاث الأنابيب النانوية الكربونية الفردية وتكتلات قائمة بذاتها خلال كشط 16 17. وفي الوقت نفسه، أظهرت دراسة أخرى بمركب متناهي في الصغر CNT-الايبوكسي أن الجسيمات المتولدة أثناء الرملي كانت جزيئات معظمها ميكرون الحجم مع جاحظ الأنابيب النانوية الكربونية ولا تشارك المركز الوطني الحر 18. كما وجدت الدراسة الحالية من التآكل بمركب متناهي في الصغر لا جيل من الأنابيب النانوية الكربونية حرة عندما يتم تقييمها بواسطة المجهر الإلكتروني واسعة النطاق. ورغم ذلك، فإن هياكل المركز الوطني للاستشعار المنبعثة تختلف اعتمادا على عوامل كثيرة، مثل عملية ميكانيكية، طريقة تصنيع بمركب متناهي في الصغر، مجموعة متنوعة من المركز الوطني للاستشعار والمركز الوطني للاستشعار المحتوى في مركب، والراتنج.
وقد تم بالفعل استخدام نظام الغرفة لتقييم nanorelease عن غيرها من المنتجات التي تحتوي على المواد متناهية الصغر. على سبيل المثال، لتقييم مخاطر نانو الفضةالتعرض للجسيمات من رشاشات مضادة للجراثيم التي تحتوي على الفضة النانوية، تم استخدام غرفة بنجاح لمحاكاة التعرض لالفضة النانوية 7. بالاضافة الى ذلك، للتغلب على الصعوبات التي ينطوي مع إجراء دراسات تقييم التعرض في مكان العمل، وقد أجريت دراسات المحاكاة في غرفة لتقييم مدى التعرض للجسيمات متناهية الصغر من الفضة عند العمل مع الأجهزة الإلكترونية المطبوعة بالحبر الفضة النانوية. في هذه الحالة، وظهر نظام غرفة تحتوي على جهاز المطبوعة والإلكترونية جميع الصكوك أخذ العينات وصفها في هذه الورقة أن تكون فعالة لمحاكاة الفضة دراسات تقييم التعرض للجسيمات متناهية الصغر 8. وهكذا، واقترح بروتوكول أسلوب غرفة لا يقتصر فقط على اختبارات التآكل، ولكن يمكن أيضا أن تطبق على دراسات المحاكاة أخرى للتعرف على إطلاق جسيمات متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد متناهية الصغر أو nanocomposites.
لذلك، عندما تؤخذ معا، البروتوكول المقترح باستخدامنظام غرفة يمكن استخدامها لتقييم سلامة المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد متناهية الصغر من خلال محاكاة عمليات معالجة وتصنيع العديد من المنتجات التي تحتوي على المواد متناهية الصغر. على وجه الخصوص، فإن النتائج متسقة من نظام غرفة المقترحة في شروط الافراج الجسيمات من منتجات تسهم في تقييم خطر التعرض للمواد النانوية صدر من المنتجات. النية المستقبلية لتوحيد هذا البروتوكول مع التطبيق الموسع لnanocomposites أخرى أو المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد متناهية الصغر من أجل تميز التعرض البشري والبيئي من خلال المواد متناهية الصغر دورة الحياة وتوفير أداة لتقييم المخاطر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Foamex | Taeyoung, R. of Korea | ||
| MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite | Hanwha, Incheon, R. of Korea | 2% MWCNTs in low density polyethylene | |
| Abrasion Paper | Derfos, R. of Korea | #100 | 100 grit sand paper |
| Condensation Particle Counter (CPC) | TSI Inc, Shoreview, MN | UCPC 3775 | |
| Optical Paritcle Counter (OPC) | Grimm, Ainring, Germany | 1.109 | |
| Mini Particle Sampler | Ecomesure, Saclay, France | ||
| Quantifoil Holey Carbon Film | TED PELLA Inc. USA | 1.2/1.3 | |
| Filter Holder | custom made | ||
| Polycarbonate Filter | Millipore, USA | CAT No. GTTP02500 | |
| Soft X-ray Ionizer (Neutralizer) | SUNJE, R. of Korea | SXN-05U | |
| Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM) | Hitachi | S-4300 |
References
- Froggett, S. J., Clancy, S. F., Boverhof, D. R., Canady, R. A. A review and perspectives of existing research on the release of nanomaterials from solid nanocomposites. Part Fibre Toxicol. 11, (2014).
- Nanoreg. , http://nanoreg.eu/images/2015_09_21_NANoREG_Factsheet_D3.3.pdf (2015).
- ILSI (International Life Science Institute) Nanorelease. , http://www.ilsi.org/ResearchFoundation/RSIA/Pages/NanoRelease1.aspx (2014).
- Kingston, C., Zepp, R., Andrady, A., Boverhof, D., Fehir, R., Hawkins, D. Release characteristics of selected carbon nanotube polymer composites. Carbon. 68, 33-57 (2014).
- Kaiser, D., Stefaniak, A., Scott, K., Nguyen, T., Schutz, J. Methods for the Measurement of Release of MWCNTs from MWCNT-Polymer Composites, NIST. , (2014).
- Nowack, B., David, R. M., Fissan, H., Morris, H., Shatkin, J. A., Stintz, M. Potential release scenarios for carbon nanotubes used in composites. Environ. Int. 59, 1-11 (2013).
- Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case Study on Risk Evaluation of Silver Nanoparticle Exposure from Antibacterial Sprays Containing Silver Nanoparticles. J of Nanomaterial. , 346586 (2015).
- Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case study on risk evaluation of printed electronics using nanosilver ink. Nano Convergence. , (2016).
- 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, 209-217 (2009).
- Golanski, L., Gaborieau, A., Guiot, A., Uzu, G., Chatenet, J., Tardif, F. Characterization of abrasion-induced nanoparticle release from paints into liquids and air. J. Phys. Conf. Ser. 304, 012062 (2011).
- Wohlleben, W., Brill, S., Meier, M. W., Mertler, M., Cox, G., Hirth, S. On the lifecycle of nanocomposites: Comparing released fragments and their in-vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites. Small. 7, 2384-2395 (2011).
- ECMA-328, Determination of Chemical Emission Rates from Electronic Equipment. , ECMA International. Geneva, Switzerland. Available from http://www.ecma-international.org/publications/files/ECMA-ST/Ecma-328.pdf (2013).
- SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) 4771A, New Standard: Test Method for Equipment Fan Filter Unit (EFFU) Particle Removal. , SEMI. San Jose, CA. available at http://downloads.semi.org/web/wstdsbal.nsf/de4d7939711aeedf8825753e0078317f/70256fe63dab49de8825788e0001d374/$FILE/4771A.pdf (2013).
- ISO 7784-1, Paints and varnishes -- Determination of resistance to abrasion -- Part 1: Rotating abrasive-paper-covered wheel method. , International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland. (1997).
- ISO 5470-1, Rubber- or plastics-coated fabrics -- Determination of abrasion resistance -- Part 1: Taber abrader. , International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland. (1999).
- Schlagenhauf, L., Chu, B. T. T., Buha, J., Nüsch, F., Wang, J. Release of carbon nanotubes from an epoxy-based nanocomposites during an abrasion process. Enviorn. Sci. Tech. 46, 7366-7372 (2012).
- Bello, D., Wardle, B. L., Yamamoto, N., deVilloria, R. G., Garcia, E. J., Hart, A. J. Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes. J. Nanopart. Res. 11, 231-249 (2009).
- Cena, L. G., Peters, T. M. Characterization and control of airborne particles emitted during production of epoxy/carbon nanotube nanocomposites. J. Occup. Environ. Hyg. 8, 86-92 (2011).
