Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Testing av Nanopartikkel Løslatelse fra Composite Inneholder nanomaterial Ved hjelp av en Chamber System

Published: November 22, 2016 doi: 10.3791/54449

Abstract

Med den raske utviklingen av nanoteknologi som en av de viktigste teknologier i det 21. århundre, er interessen for sikkerheten til forbrukerprodukter som inneholder nanomaterialer også økende. Evaluering av nanomaterial utgivelsen fra produkter som inneholder nanomaterialer er et viktig skritt i å vurdere sikkerheten av disse produktene, og har resultert i flere internasjonale arbeidet med å utvikle konsekvente og pålitelige teknologier for å standardisere vurderingen av nanomaterial utgivelse. I denne studien blir frigjøring av nanomaterialer fra produkter som inneholder nano evaluert ved hjelp av et kammersystem som innbefatter en kondensepartikkelteller, optisk partikkelteller, og prøvetakingsportene for å samle filterprøver for elektronmikroskopi-analyse. Den foreslåtte kammersystem er testet ved hjelp av en abrasor og plate-type nanokompositt materiale prøver å finne ut om nanomaterial utgivelsen er repeterbare og konsekvent innenfor et akseptabelt område.Testresultatene indikerer at det totale antall partikler i hver test er innenfor 20% fra gjennomsnittet etter flere forsøk. Frigjørings trendene er de samme, og de viser meget god repeterbarhet. Derfor kan den foreslåtte kammersystemet brukes effektivt for nanomaterial frigivelse testing av produkter som inneholder nanomaterialer.

Introduction

Nanomaterial eksponeringen har stort sett blitt studert i forhold til arbeidstakere på arbeidsplasser produksjon, håndtering, fabrikasjon og emballasje nanomaterialer, mens forbrukereksponering ikke har blitt studert inngå. En fersk analyse av miljø- og helselitteraturdatabase opprettet av International Council of Nanoteknologi (ICON) viste også at de fleste nanomaterial sikkerhet forskning har fokusert på farer (83%) og potensiell eksponering (16%), med utgivelsen fra nanocomposites, som representerer forbrukernes eksponering, kun representerer 0,8% 1. Dermed svært lite er kjent om forbrukernes eksponering for nanomaterialer.

Nanopartikkel frigivelse er blitt brukt til å estimere forbruker eksponering i simuleringsstudier, inkludert slitasje og forvitring av nanokompositter, tekstiler vasking, eller Støv testmetoder, som for eksempel den roterende trommel metode, vortex risting metode og andre metoder shaker 2-3. Plus, flere internasjonaleforsøk, som ILSI (International Life Science Institute) nanorelease og EU NanoReg, har blitt gjort for å utvikle teknologi for å forstå utgivelsen av nanomaterialer brukes i forbrukerprodukter. Den ILSI nanorelease forbrukerprodukt lansert i 2011 representerer en livssyklustilnærming til nanomaterial utslipp fra forbrukerprodukter, hvor fase 1 innebærer nanomaterial utvalg, fase 2 dekker evalueringsmetoder, og fase 3 implementerer Interlaboratory studier. Flere monografier og publikasjoner om sikkerheten av nanomaterialer i forbrukerprodukter har også blitt publisert 4-6.

Samtidig representerer NanoReg en felles europeisk tilnærming til regulatoriske testing av produsert nanomaterialer og tilbyr et program av metoder for bruk i simulering tilnærminger til nanorelease fra forbrukerprodukter 2. ISO TC 229 er også i ferd med å utvikle standarder som er relevante for forbrukernes sikkerhet og sende inn en ny arbeids element forslag til forbrukernes sikkerhet. OECD WPMN (working fest på nanomaterialer), spesielt SG8 (styringsgruppe på eksponeringsvurdering og eksponering mitigation), har nylig gjennomført en undersøkelse om retning av fremtidig arbeid, spesielt forbruker og miljøeksponeringsvurdering. Derfor, i lys av disse internasjonale aktiviteter, den koreanske departementene for Handel, Industri og Energi lanserte en lagdelt prosjekt i 2013 fokusert på "Utvikling av teknologier for sikkerhetsvurdering og standardisering av nanomaterialer og nanoprodukter". Plus, flere forbrukersikkerhetsrelevante studier for å standardisere nanomaterial utslipp fra forbrukerprodukter har også blitt publisert 7-8.

En slitasjetest er en av de simuleringstilnærmingsmåter som inngår i ILSI nanorelease og NanoReg 2-3 for å bestemme den potensielle emisjonsnivået av nanopartikler fra forskjellige kommersielle komposittprodukter. Massen vekttap blir utledet basert på forskjellen i prøven vekt før og etter abrasion hjelp av en abrasor. Nanokompositten Prøven blir slipt med en konstant hastighet, suger en sampler opp aerosolen, og partiklene blir deretter analysert ved hjelp av partikkeltelleinnretninger, slik som et kondensasjonsprodukt partikkelteller (CPC) eller optisk partikkelteller (OPC), og oppsamlet på en TEM (transmisjonselektronmikroskopi) rutenett eller membran for videre visuell analyse. Imidlertid, gjennomfører en slitasjetest for nanocomposite materialer krever en konsistent nanopartikkel frigivelse, som er vanskelig på grunn av partikkellade som et resultat av slitasje, og når partikkelprøver er utført i nærheten av emisjonspunktet 2-3, 9-11.

Følgelig presenterer dette papiret et kammersystem som en ny metode for å evaluere nanomaterial frigivelse i tilfelle av slitasje av nanocomposite materialer. Sammenlignet med andre slitasje og simuleringstester, gir det foreslåtte kammersystemet konsistente nanopartikkelfrigjøringsdata i tilfelle av slitasje. Dessuten, denne nye testmetodenhar blitt brukt mye på området inneklima og semi-adferd næringen som total partikkel antall tellemetoden 12, 13. Derfor er det forventet at den foreslåtte fremgangsmåte kan utvikles til en standardisert metode for testing av nanopartikkel-frigjøring fra forbrukerprodukter innehold nanomaterialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Utarbeidelse av instrumenter og prøver

  1. Abrasor
    1. Basert på en slitasje tester, bruk en abrasor med ett eksemplar rotasjon scene (140 mm diameter), to slitasje hjulholdere, og en rotasjonshastighet på 30-80 rpm.
    2. Bruke en vekt for å sikre slitasje hjulet til slitasje hjulholderen, noe som også gjelder belastning til prøvestykket.
    3. Installere et ekstra luftinnløp for å gi bedre fjæring for abrased partiklene, som vist i figur 3. Bruk en 1/8 "-diameter rør som ligger 15 mm over og 40 mm fra midten av prøvestykket.
  2. slite~~POS=TRUNC hjul
    1. Pakk slitasje hjulet (55 mm diameter, 13 mm tykk) med sandpapir (100 grit og splitter nye).
  3. Eksemplar
    1. Prøven er et sammensatt som inneholder nanomaterialer for slitasjetest. Å installert på abrasor, bør prøven være forberedt viddh 140 mm diameter.
  4. Chamber
    1. Bruk av rustfritt stål for kammerveggene for å unngå partikkelavsetning på grunn av elektrostatisk kraft. Plasser abrasor inne i kammeret (volum 1 m 3) (tabell 1), og lokalisere luftinnløpet og utløpet i den øvre og nedre del av kammeret, respektivt. Bruke en blander, bestående av tre perforerte plater, ved luftutløpet for å oppnå en uniformt blandet partikkelstrømmen.
  5. Neutralizer
    1. Som elektrostatisk ladede partikler forbedre partikkelavsetning på kammerveggene, bruker en nøytraliserende (bløtt røntgen ionisatoren) for å minimalisere belastet tilstand av partiklene.
  6. Online måleinstrumenter 12, 13
    1. Bruk en CPC og OPC for å måle partikkeltall konsentrasjon og partikkelstørrelsesfordeling i henhold til produsentens anvisninger.
    2. Installer CPC og OPC på outlet av kammeret for å måle partikkeltall konsentrasjonen og partikkelstørrelsesfordeling.
  7. Partikkel prøvetaking instrumenter
    1. Smak de frigitte partiklene ved hjelp av en partikkel sampler som inneholder filtermediet eller TEM rutenett for å analysere partikkel morfologi og komponenter.
    2. Installer partikkelprøven som inneholder filtermedia eller en TEM gitter ved utløpet av kammeret for å analysere morfologien til de frigivelsespartikler.

2. Slite Test for partikler Slipp Bruke Chamber System

MERK: abrasjon Testbetingelsene er beskrevet i tabell 2.

  1. Finn abrasor i midten av kammeret.
  2. Installer prøven på prøve rotasjon fasen av abrasor.
  3. Fest slitasje hjul i slitasjehjulholdere med en 1000 g vekt for å anvende belastning til prøvestykket.
  4. Finn Neutralizer (soft X-ray Ionizer)28 cm fra sentrum av prøvestykket ved en 45 ° vinkel, som vist i figur 2, for å redusere den elektrostatiske partikkelavsetning på kammerveggene.
    MERK: neutralizer fjerner elektrostatisk kraft av stråleeksponering. Men siden luftinntakene og slitasjehjul er plassert over prøven rotasjonstrinnet, begrenser denne tilgangen av det nøytraliserende strålen til overflaten av prøvestykket. Derfor er den nøytraliserende ligger diagonalt til å tillate strålen å nå så mye av prøveoverflaten som mulig.
  5. Betjene viften montert ved utløpet av kammeret ved et 50 l / min strømningshastighet.
  6. Tilførsel 25 l / min ytterligere partikkel-fri fjæring luft ved hjelp av en luftkompressor gjennom den ytterligere luftinnløp.
    MERK: Partiklene, som er generert ved abrasjon, ble avsatt på overflaten av prøven og slitasjehjul, sterkt. Derfor er det vanskelig å måle abrased partikler. Den ekstra luftinntak kan help å løse dette problemet til partikkel suspensjon.
  7. Kontroller bakgrunn partikkeltall konsentrasjonen inne i kammeret for å oppnå en gjennomsnittlig partikkeltall konsentrasjonen i 1 time på under 1 # / cm ved hjelp av CPC, som beskrevet i figur 4.
  8. Betjene prøve rotasjon fasen av abrasor ved hjelp av en trinnmotor som roterer prøven rotasjon trinnet ved 72 rpm med 1000 rotasjoner.
  9. Mål og registrere utgitt partikkeltall konsentrasjon og partikkelstørrelsesfordeling ved hjelp av CPC og OPC.
    MERK: partiklene frigjøres fra nanokompositter er suspendert og båret av den luft som pumpes. Disse suspenderte partikler blir til slutt transportert til utløpet som følge av luftstrømmen. De frigjorte partikler blir så detektert av CPC og OPC ved utløpet av kammeret. En CPC og OPC er mest brukt for måling av partikkeltall konsentrasjon, mens en OPC kan også måle partikkelstørrelsesfordeling.
  10. SAMPle de frigitte partikler med en partikkel sampler som inneholder filtermediet eller TEM rutenett.
    MERK: Partiklene frigjøres fra nanocomposites av slitasje flytte til utløpet av kammeret etter luftstrømmen. Ved utløpet av kammeret, kan de frigjorte partikler tas prøver av ved hjelp av en partikkel sampler. De frigitte partikler samlet på filtermediet eller TEM rutenett kan deretter bli analysert ved hjelp av TEM eller SEM (scanning elektronmikroskopi).
  11. Stoppe måling og prøvetaking når det partikkeltall konsentrasjonen kommer under 0,1% av topppartikkeltall konsentrasjon.
  12. Lagre alle data (CPC, OPC) og fjerne alle prøvene (testprøvene).
  13. Bruke en ny prøve og nye slitehjul for hver test, og vaske kammeret og abrasor med kimwipes og IPA (isopropylalkohol) etter hvert slitasjetesten for å bekrefte repeterbarhet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Slite Test Repeterbarhet Bruke Chamber System

De samlede partikkeltall var i overensstemmelse 8 Slitasjetesten, slik som vist i tabell 3. CPC-målte et gjennomsnitt på 3,67 x 10 9 partikler, mens den OPC regnet et gjennomsnitt på 1,98 x 10 9 partikler (> 0,3 pm). Avvikene var innenfor 20%, noe som representerte et konsistent utslipp av partikler under slitasje.

Nanorelease fra nanocomposite

Som vist i figur 5, Nanocomposites inneholdende CNTs (karbon nanorør) 0% og 2% viser en sirkel 40 mm fra sentrum etter slitasje. Etter slitasje, de opprinnelige prøvestykkene tapt ca. 0,6 g (1,56%) (tabell 4). Nanokompositten inneholder CNTs utgitt 12,6% flere partikler than kontroll kompositt, som vist i tabell 5. Flere mikrometerpartikler ble samplet på filteret, mens et TEM gitter ble benyttet for å prøve nanoskalapartikler. Mesteparten av partiklene ble revet partikler på grunn av slitasje, og FE-SEM (feltemisjons scanning elektronmikroskopi) viste ingen frie CNT strukturer fra nanokompositt som inneholder 2% CNTs i filter prøver (figur 6) eller minipartikkel sampler prøver etter slitasje ( Figur 7).

Figur 1
Figur 1. Nanorelease testkammeret konfigurasjon. Denne figuren viser konfigurasjonen av slitasjetesten kammersystemet, og kammer spesifikasjonene er presentert i Tabell 1. For å gi partikkel-fri luft til kammeret, en kullfilteret er satt inn i luftinnløpet til innstrømnings kappe luft, mens en blander, bestående av tre perfinndampes ved platene, ble installert i utløpet for å oppnå en uniformt blandet partikkelstrømmen. For luftsirkulasjon i kammeret, ble en åpning strømningsmåler og blåseren montert ved enden av utløpet. En kondens partikkelteller (CPC) og optisk partikkelteller (OPC) ble installert nedstrøms mikseren til å måle partikkeltall konsentrasjon og partikkelstørrelsesfordeling. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Figur 2. Plassering av nøytraliserende og abrasor. Partikler som genereres ved friksjon av to forskjellige materialer vil bli sterkt belastet. Derfor, for å redusere de ladede partikler, en nøytraliserende (soft X-ray Ionizer) ble installert. Spesifikasjonene for nøytraliserer er presentert i Supplement 1. nøytraliserer (soft X-ray Ionizer) ble plassert 28 cm fra sentrum av prøvestykket i en vinkel på 45 °. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Figur 3. Konfigurasjon av ekstra luftinntak. (A) forfra (b) ovenifra For slitasjetesten, ble abrasor ligger i sentrum av kammeret. For å gi bedre fjæring for abrased partikler frigjøres fra prøven, en ekstra luftstrøm ble levert ved hjelp av en 1/8 "rør som ligger 15 mm over og 40 mm fra sentrum av prøvestykket. Klikk her for å se et større versjon av denne figuren.


Figur 4. Slitetestprosedyren. Før hoved eksperiment, instrumenter og testprøver ble fremstilt. Kammeret bakgrunnsverdier, så som VOC, ozon, og støv, ble sjekket, og deretter abrasor med testprøven og nøytralisator ble plassert i kammeret. For de viktigste test, ble en null kontroll utført i ventefasen ved start og stopp av slitasje. Prøvetakingen ble utført i løpet av slitasjetesten. Etter å ha fjernet prøven, ble kammeret forberedt for neste prøven test. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Figur 5. Typisk endring i partikkeltall konsentrasjon under slitasjetest. </ strong> (a) Neutralizer av; (B) nøytraliserende på. Denne figuren viser en typisk forandring i partikkeltall konsentrasjon under slitasjetesten. I løpet av abrasjon, økte partikkeltall konsentrasjon, mens etter slitasje, redusert partikkeltall konsentrasjon. (A) er den nøytraliserer-off tilstand, og (b) er nøytraliser-på tilstand. Ved nøytraliser-on betingelse, partikkeltall konsentrasjonen var høyere enn den av tilstanden. Dette er fordi Neutralizer kan redusere partikkel vegg tapet av minimere oppladet tilstand av partiklene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Figur 6. Nanocomposites inneholdende 0% CNTs og 2% CNTs. (A & b) uten innhold CNTs; (C & d) inneholder CNTs; (A & C) før slitasje; (B & D) etter slitasje. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Figur 7. Partikler samplet på filtermediet. Partiklene frigjort fra kompositten ved abrasjon ble samplet på filteret og analysert ved FE-SEM. Mesteparten av partiklene ble revet partikler på grunn av slitasje, og ingen gratis CNT strukturer ble observert. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.


Figur 8. Partikler samplet på TEM rutenett. Partiklene frigjøres fra nanocomposite av slitasje ble samplet på TEM rutenett og analysert ved FE-SEM. Mesteparten av partiklene ble revet partikler på grunn av slitasje, og ingen gratis CNT strukturer ble observert. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

dimensjoner 1000 mm x 1000 mm x 1000 mm (1 m 3), rustfritt stål
Blower (med HEPA filter) 200 mm x 200 mm x 200 mm, 909 W
Trykksensor Magnehelic, 0 ~ 100 MMH 2 O
Filter (kammer innløp) 320 mm x 320 mm x 400 mm, HEPA filter
Charcoal (kammer innløp) Dia. 90 mm x 260 mm

Tabell 1. Chamber spesifikasjoner for slitasjetest. HEPA, høy effektivitet partikkelfilter luft.

Chamber Ventilasjon 50 lpm
Abrasor prøvestykke ⌀140 mm, 3 mm tykkelse
slitasje hjul Sand papir (100 grit) (ny)
rotasjon 72 rpm, 1000 rotasjoner
Ekstra luftmengde (for partikkel suspensjon) 25 lpm
Neutralizer (soft X-ray Ionizer) Plassering 45 grader, 28 cm (fra sentrum av testen prøven)

Tabell 2. Slitetestforhold. lpm liter per min; rpm, omdreininger per min.

A. CPC (Kondens Particle Counter)
Totalt partikkeltall [# / cc]
Data (x10 9) Mean ± SD (x10 9) + 20% (x10 9) -20% (X10 9)
Test # 1 2,86 3,67 ± 0,7 40,40 2,94
Test # 2 2,61
Test # 3 3,50
Test # 4 4,25
Test # 5 3,87
Test # 6 4,66
Test # 7 3,47
Test # 8 4.17
B. OPC (Optical Particle Counter)
Totalt partikkeltall [# / cc]
Data (x10 9) Mean ± SD (x10 9) + 20% (x10 9) -20% (X10 9)
Test # 1 1,56 1,98 ± 0,28 2,38 1.58
Test # 2 1.81
Test # 3 1,82
Test # 4 2.12
Test # 5 2.05
Test # 6 2,47
Test # 7 1.86
Test # 8 2.15

Tabell 3. Totalt partikkel antall målt ved anvendelse av CPC og OPC i 8 slitasjetester. Dataene er presentert som gjennomsnitt og standardavvik av 8 tester.

Før (g) Etter (g) Vekttap (g) = Før - Etter Vekttap, %
CNT (0%) 38,6074 38,0032 0,6042 1,56
CNT (2%) 39,5159 38,9001 0,6158 1,56

Tabell 4. Vekt endringer for nanocomposite prøver som inneholder CNTs før og etter slitasje.

Totalt partikkeltall (# / cc) Forskjellen (# / ml) = (# av partikkel CNT 2%) - (# av partikkel CNT 0%)
CPC (x 10 6) OPC (x 10 6) CPC (x 10 6) OPC (x 10 5)
CNT (0%) 8,74 8,37 1,26
(12,6%)
1.6
(1,9%)
CNT (2%) 10 8.53

Tabell 5. Totalt partikkeltall løslatt fra nanocomposites etter slitasjetest.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De mest kritiske trinn når de driver den nanorelease testen fra nanocomposite materialer ved hjelp av en slitasjetest var: 1) ved bruk av et kammersystem laget av rustfritt stål med et nøytraliseringsmiddel for å fjerne den elektrostatiske ladning som genereres ved slitasje og redusere avsetning av partikler på kammerveggene; 2) å tilføre ekstra luft for å gi bedre partikkel suspensjon; og 3) prøvetaking utgitt partikler og online overvåking ved hjelp av en CPC og OPC fra stikkontakten som inneholdt en mikser bestående av tre perforerte plater.

Slitasje tester ble opprinnelig utviklet for å vurdere slitestyrke basert på ISO 7784-1 eller ISO 5470-1 14-15. Slitasje testere er nå mye brukt til å simulere slipeprosesser og studere slitasjemotstanden av materialer og belegg, og slike slite metoder har blitt modifisert for å undersøke nanopartikkel utgivelsen fra nanocomposite materialer 9-11. En slitasjetest er også en avsimuleringen tilnærminger inkludert i EU NanoReg to. Imidlertid, gjennomfører en slitasjetest for nanocomposite materialer krever en konsistent nanopartikkel frigivelse, som er vanskelig på grunn av partikkellade som et resultat av slitasje, og når partikkelprøver er utført i nærheten av emisjonspunktet. Derfor er det foreslått kammeret innstillingen for en slitasjetest løser disse problemene ved å nøytralisere partiklene og prøvetaking nedstrøms av kammeret utløp inneholdende en blander, for derved å oppnå en jevn partikkel frigjøring fra nanocomposite prøver.

Flere forsøk har allerede blitt gjort for å identifisere frie CNTs løslatt fra nanocomposite materialer. For eksempel har epoksybaserte nanokompositter inneholdende CNTs blitt undersøkt med hensyn til frigivelse av karbon nanorør ved hjelp av en slitasjeprosess. Som et resultat av transmisjonselektronmikroskopi (TEM) observasjon viste at utslipp av frittstående enkelt CNTs og agglomerater i løpet av abrasjon 16 17. I mellomtiden, en annen CNT-epoxy nanocomposite studie viste at partiklene genereres under sliping var for det meste mikron-størrelse partikler med utstående CNTs og ingen gratis CNTs 18. Den aktuelle studien av nanocomposite slitasje fant heller ingen generering av frie CNTs når evaluert av omfattende elektronmikroskopi. Uten hensyn til, vil de utsendte CNT strukturene varierer avhengig av mange faktorer, så som den mekaniske prosess, fremgangsmåte for fremstilling av nanokompositt, utvalg av CNT CNT og innholdet i kompositten, og harpiks.

En kammersystem har allerede blitt brukt til å evaluere nanorelease fra andre produkter som inneholder nanomaterialer. For eksempel, for å vurdere risikoen for sølv nanopartikkeleksponering fra antibakterielle spray som inneholder sølv nanopartikler, et kammer ble brukt til å simulere eksponering for sølv nanopartikler 7. I tillegg til å overvinne de som er involvert med å gjennomføre eksponering vurdering studier på arbeidsplassen vanskeligheter, er simuleringsstudier blitt utført i et kammer for å evaluere graden av sølv nanopartikler eksponering når man arbeider med trykte elektroniske enheter ved hjelp av nanosølv blekk. I dette tilfellet ble et kammersystem inneholdende et trykt elektronisk enhet og alle samplings instrumenter som er beskrevet i denne artikkelen vist seg å være effektive for simulering sølvnanopartikler eksponering evalueringsstudier 8. Således er den foreslåtte fremgangsmåten kammeret protokollen ikke bare begrenset til slitasjetester, men kan også anvendes for andre simuleringsstudier for å identifisere nanopartikkel-frigjøring fra forbrukerprodukter som inneholder nanomaterialer eller nanokompositter.

Derfor, når de tas sammen, den foreslåtte protokollen ved hjelp avet kammer system kan brukes til å vurdere sikkerheten ved forbrukerprodukter som inneholder nanomaterialer ved å simulere behandling og produksjonsprosesser av mange produkter som inneholder nanomaterialer. Spesielt vil de konsistente resultatene fra den foreslåtte kammersystemet i form av partikkel utslipp fra produkter bidrar til å vurdere risikoen for eksponering for nanomaterialer løslatt fra produkter. Fremtiden Hensikten er å standardisere denne protokollen med utvidet programmet til andre nanocomposites eller forbrukerprodukter som inneholder nanomaterialer for å karakterisere mennesker og miljø eksponering gjennom nanomaterial livssyklus og gi et verktøy for risikovurdering.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Nanoreg. , http://nanoreg.eu/images/2015_09_21_NANoREG_Factsheet_D3.3.pdf (2015).
  3. ILSI (International Life Science Institute) Nanorelease. , http://www.ilsi.org/ResearchFoundation/RSIA/Pages/NanoRelease1.aspx (2014).
  4. 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).
  5. Kaiser, D., Stefaniak, A., Scott, K., Nguyen, T., Schutz, J. Methods for the Measurement of Release of MWCNTs from MWCNT-Polymer Composites, NIST. , (2014).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. ISO 5470-1, Rubber- or plastics-coated fabrics -- Determination of abrasion resistance -- Part 1: Taber abrader. , International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland. (1999).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).

Tags

Engineering Nanopartikler Nanomaterialer Release Nanocomposites Simulering Chamber
Testing av Nanopartikkel Løslatelse fra Composite Inneholder nanomaterial Ved hjelp av en Chamber System
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lee, G. H., Ahn, K. H., Yu, I. J.More

Lee, G. H., Ahn, K. H., Yu, I. J. Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System. J. Vis. Exp. (117), e54449, doi:10.3791/54449 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter