Войти
Наноматериалы описывают, в принципе, материалы, из которых один элемент небольшой размер (по крайней мере, в одном измерении) от 1 до 100 нм (обычное определение наномасштаб ).
Исследование наноматериалов использует материаловедческий подход к нанотехнологиям, используя достижения в области материалов метрологии и синтеза, которые были разработаны в поддержку микротехнология исследование. Материалы со структурой на наномасштабе часто обладают уникальными оптическими, электронными или механическими свойствами.
Наноматериалы постепенно коммерциализируются и начинают появляться в качестве товаров.
В ISO / TS 80004 наноматериал определяется как «материал с любым внешним размером в наномасштабе или имеющий внутреннюю структуру. Структура или структура поверхности в наномасштабе », где наноразмер определяется как« диапазон длин приблизительно от 1 нм до 100 нм ». Это включает в себя как нанообъекты, которые представляют собой дискретные части материала, так и наноструктурированные материалы, которые имеют внутреннюю или поверхностную структуру в наномасштабе; наноматериал может быть членом обеих этих категорий.
18 октября 2011 года Европейская комиссия приняла следующее определение наноматериала: «Природный, случайный или искусственный материал, содержащий частицы, в несвязанном состоянии или в виде агрегата, или в виде агломерата и для 50% или более частиц в числовом распределении по размерам один или несколько внешних размеров находятся в диапазоне размеров от 1 до 100 нм. В особых случаях и когда это требуется заботы об окружающей среде, здоровье, безопасности или конкурентоспособности, пороговое значение 50% для распределения размера может быть заменено пороговым значением от 1% до 50% ".
Спроектированные наноматериалы были специально разработаны и произведены людьми, чтобы иметь определенные требуемые свойства.
Унаследованные наноматериалы - это те, которые производились в промышленном масштабе до развития нанотехнологий в качестве дополнительных достижений по сравнению с другими коллоидными или твердых частиц материалы. Они включают углеродную сажу и наночастицы диоксида титана.
Наноматериалы могут случайно образоваться как побочный продукт механических или промышленных процессов. Источники случайных наночастиц включают выхлопные газы автомобильных двигателей, сварочный дым, процессы сгорания при нагревании и приготовлении пищи на твердом домашнем топливе. Например, класс наноматериалов, называемых фуллеренами, генерируется при сжигании газа, биомассы и свечи. Он также может быть побочным продуктом износа и коррозии. Случайные атмосферные наночастицы часто называют сверхмелкозернистыми частицами, которые непреднамеренно образуются во время преднамеренной операции и могут способствовать загрязнению воздуха.
Биологические системы часто имеют естественные свойства., функциональные наноматериалы. Структура фораминифер (в основном мел) и вирусов (белок, капсид ), кристаллы воска, покрывающие лист лотоса или настурция, шелк пауков и паутинных клещей, синий оттенок тарантулов, «лопатки» на нижней части лап геккона, несколько чешуек на крыльях бабочек, природные коллоиды (молоко, кровь ), роговые материалы (кожа, когти, клювы, перья, рога, волосы ), бумага, хлопок, перламутр, кораллы и даже наши собственные Кость матрица - это все натуральные органические наноматериалы.
Природные неорганические наноматериалы возникают в результате роста кристаллов в различных химических условиях земной коры. Например, глины демонстрируют сложные наноструктуры из-за анизотропии лежащей в их основе кристаллической структуры, а вулканическая активность может привести к образованию опалов, которые являются примером встречающихся в природе фотонных кристаллов. из-за их наноразмерной структуры. Пожары представляют собой особенно сложные реакции и могут давать пигменты, цемент, коллоидальный диоксид кремния и т. Д.
Природные источники наночастиц включают продукты сгорания, лесные пожары, вулканический пепел, океанские брызги и радиоактивный распад газа радон. Природные наноматериалы также могут образовываться в результате процессов выветривания металл- или анионосодержащих пород, а также на участках кислотных шахтных дренажных систем.
Вирусный капсид
"Эффект лотоса ", гидрофобный эффект с самоочищающейся способностью
Крупный план нижней части ступни геккона, когда он ходит по стеклянной стене (шпатель: 200 × 10-15 нм)
СЭМ микрофотография чешуи крыла бабочки (× 5000)
Павлинье перо (фрагмент)
Бразильский хрустальный опал. Игра цвета вызвана интерференцией и дифракцией света между сферами кремнезема (диаметром 150 - 300 нм).
Голубой оттенок вида птицеед (450 нм ± 20 нм)
Нанообъекты часто классифицируются по тому, сколько их размеров попадает в наноразмер. Наночастица определяется как нанообъект со всеми тремя внешними размерами в наномасштабе, самая длинная и самая короткая оси которого существенно не различаются. Нановолокно имеет два внешних Все размеры указаны в наномасштабе, причем нанотрубки представляют собой полые нановолокна, а наностержни являются твердыми нановолокнами. Нанопластинка имеет одно внешнее измерение в наномасштабе, и если два больших размера существенно различаются, она называется нанолентой. Для нановолокон и нанопластин другие размеры могут быть или не быть в наномасштабе, но должны быть значительно больше. Отмечается, что существенное различие во всех случаях обычно составляет не менее 3 раз.
Наноструктурированные материалы часто классифицируются по фазам вещества, которые они содержат. нанокомпозит представляет собой твердое тело, содержащее по крайней мере одну физически или химически отличную область или совокупность областей, имеющих по крайней мере один размер в наномасштабе. A нано-пена имеет жидкую или твердую матрицу, заполненный газовой фазой, причем одна из двух фаз имеет размеры в наномасштабе. нанопористый материал представляет собой твердый материал, содержащий нанопоры, полости с размерами в наномасштабе. нанокристаллический материал имеет значительную долю кристаллических зерен в наномасштабе.
В других источниках нанопористые материалы и нано-пена иногда считаются наноструктурами, но не наноматериалами, потому что только пустоты, а не сами материалы являются наноразмерными. Хотя определение ISO рассматривает только круглые нанообъекты как наночастицы, другие источники используют термин наночастицы для всех форм.
Наночастицы имеют все три измерения на наноразмер. Наночастицы также могут быть внедрены в объемное твердое тело с образованием нанокомпозита.
Фуллерены представляют собой класс аллотропов углерода, которые концептуально являются графеном листы, свернутые в трубки или сферы. К ним относятся углеродные нанотрубки (или кремниевые нанотрубки ), которые представляют интерес как из-за их механической прочности, так и из-за их электрических свойств.
Вращающийся вид C 60, один вид фуллерена Первая обнаруженная молекула фуллерена и тезка семейства, бакминстерфуллерен (C60), была получена в 1985 году Ричардом Смолли, Роберт Керл, Джеймс Хит и Гарольд Крото в Университете Райса. Название было данью уважения Бакминстеру Фуллеру, чьи геодезические купола оно напоминает. С тех пор было обнаружено, что фуллерены встречаются в природе. Совсем недавно фуллерены были обнаружены в космическом пространстве.
В течение последнего десятилетия химические и физические свойства фуллеренов были горячей темой в области исследований и разработок, и, вероятно, будут оставаться актуальными. долгое время. В апреле 2003 года фуллерены изучались на предмет потенциального использования в медицине : связывание специфических антибиотиков со структурой устойчивых бактерий и даже нацеливание на определенные типы рака. клетки, такие как меланома. В выпуске журнала Chemistry and Biology за октябрь 2005 г. содержится статья, описывающая использование фуллеренов в качестве активируемых светом антимикробных агентов. В области нанотехнологии теплостойкость и сверхпроводимость относятся к свойствам, привлекающим интенсивные исследования.
Обычный метод, используемый для производства фуллеренов, заключается в пропускании большого тока между двумя соседними графитовыми электродами в инертной атмосфере. Образовавшаяся углеродная плазменная дуга между электродами охлаждается до образования сажи, из которой можно выделить многие фуллерены.
Есть много вычислений, которые были выполнены с использованием квантовых методов ab-initio, примененных к фуллеренам. С помощью методов DFT и TDDFT можно получить спектры IR, Рамана и УФ. Результаты таких расчетов можно сравнить с экспериментальными результатами.
Неорганические наноматериалы (например, квантовые точки, нанопроволоки и наностержни ) из-за их интересных оптические и электрические свойства, могут быть использованы в оптоэлектронике. Кроме того, оптические и электронные свойства наноматериалов, которые зависят от их размера и формы, могут быть изменены с помощью синтетических методов. Эти материалы можно использовать в оптоэлектронных устройствах на основе органических материалов, таких как органические солнечные элементы, OLED и т. Д. Принципы работы таких устройств регулируются фотоиндуцированными процессами, такими как перенос электронов и передача энергии. Производительность устройств зависит от эффективности фотоиндуцированного процесса, отвечающего за их функционирование. Следовательно, необходимо лучшее понимание этих фотоиндуцированных процессов в композитных системах органических / неорганических наноматериалов, чтобы использовать их в оптоэлектронных устройствах.
Наночастицы или нанокристаллы, изготовленные из металлов, полупроводников или оксидов, представляют особый интерес из-за их механических, электрических, магнитных, оптических, химических и других свойств. Наночастицы использовались в качестве квантовых точек и в качестве химических катализаторов, таких как катализаторы на основе наноматериалов. В последнее время ряд наночастиц интенсивно исследуется для биомедицинских приложений, включая тканевую инженерию, доставку лекарств, биосенсор.
. Наночастицы представляют большой научный интерес. поскольку они фактически являются мостом между объемными материалами и атомными или молекулярными структурами. Объемный материал должен иметь постоянные физические свойства независимо от его размера, но в наномасштабе это часто не так. Наблюдаются свойства, зависящие от размера, такие как квантовое ограничение в полупроводниковых частицах, поверхностный плазмонный резонанс в некоторых металлических частицах и суперпарамагнетизм в магнитные материалы.
Наночастицы проявляют ряд особых свойств по сравнению с объемным материалом. Например, изгиб объемного меди (проволока, лента и т. Д.) Происходит с перемещением атомов / кластеров меди в масштабе примерно 50 нм. Наночастицы меди размером менее 50 нм считаются сверхтвердыми материалами, которые не обладают такими же пластичностью и пластичностью, как массивная медь. Изменение свойств не всегда желательно. Сегнетоэлектрические материалы размером менее 10 нм могут переключать направление своей поляризации, используя тепловую энергию комнатной температуры, что делает их бесполезными для хранения в памяти. Суспензии наночастиц возможны, потому что взаимодействие поверхности частицы с растворителем достаточно сильно, чтобы преодолеть различия в плотности, которые обычно приводят к опусканию материала или плавающие в жидкости. Наночастицы часто обладают неожиданными визуальными свойствами, поскольку они достаточно малы, чтобы удерживать электроны и производить квантовые эффекты. Например, наночастицы золота выглядят в растворе от темно-красного до черного.
Часто очень высокое отношение площади поверхности к объему наночастиц обеспечивает огромную движущую силу для диффузии, особенно при повышенных температурах. Спекание возможно при более низких температурах и в течение более коротких периодов времени, чем для более крупных частиц. Теоретически это не влияет на плотность конечного продукта, хотя трудности с потоком и склонность наночастиц к агломерации действительно усложняют ситуацию. Поверхностные эффекты наночастиц также снижают начальную температуру плавления.
Наименьшие возможные кристаллические проволоки с поперечным сечением до одного атома могут быть сконструированы в цилиндрическом ограничении. Углеродные нанотрубки, природная полуодномерная наноструктура, могут использоваться в качестве шаблона для синтеза. Конфайнмент обеспечивает механическую стабилизацию и предотвращает распад линейных цепочек атомов; другие структуры 1D нанопроволок, по прогнозам, будут механически стабильными даже после изоляции от шаблонов.
2D материалы представляют собой кристаллические материалы, состоящие из двухкомпонентной размерный одиночный слой атомов. Наиболее важный представитель графен был открыт в 2004 году. Тонкие пленки с наноразмерной толщиной считаются наноструктурами, но иногда не считаются наноматериалами, потому что они не существуют отдельно от подложки.
Некоторые объемные материалы содержат элементы на наномасштабе, включая нанокомпозиты, нанокристаллические материалы, наноструктурированные пленки и нанотекстурированные поверхности.
прямоугольный графен (BSG) наноструктура является примером 3D-наноматериала. Наноструктура БСГ образовалась после механического разрушения пиролитического графита. Эта наноструктура представляет собой многослойную систему параллельных полых наноканалов, расположенных вдоль поверхности и имеющих четырехугольное поперечное сечение. Толщина стенок канала примерно равна 1 нм. Типичная ширина граней канала составляет около 25 нм.
Наноматериалы используются в различных производственных процессах, продуктах и здравоохранении, включая краски, фильтры, изоляцию и присадки к смазочным материалам. В здравоохранении Нанозимы - это наноматериалы с ферментативными характеристиками. Они представляют собой развивающийся тип искусственного фермента, который широко используется в таких областях, как биосенсор, биоимиджинг, диагностика опухолей, антибиообрастание и многое другое. В красках наноматериалы используются для улучшения защиты от ультрафиолета, УФ-старения и облегчения очистки. Высококачественные фильтры могут быть произведены с использованием наноструктур, эти фильтры способны удалять частицы размером с вирус, как это видно в фильтре для воды, созданном Seldon Technologies. В области очистки воздуха нанотехнологии использовались для борьбы с распространением MERS в больницах Саудовской Аравии в 2012 году. Наноматериалы используются в современных и безопасных для человека изоляционных технологиях, в прошлом они были обнаружены в асбесте. -на основе шумоизоляции. В качестве присадки к смазочным материалам наноматериалы обладают способностью уменьшать трение в движущихся частях. Изношенные и корродированные детали также можно отремонтировать с помощью самоорганизующихся анизотропных наночастиц, называемых TriboTEX. Наноматериалы также можно использовать в трехкомпонентных катализаторах (TWC). Преобразователи TWC имеют преимущество в том, что они контролируют выбросы оксидов азота (NOx), которые являются предшественниками кислотных дождей и смога. В структуре ядро-оболочка наноматериалы образуют оболочку в качестве носителя катализатора для защиты благородных металлов, таких как палладий и родий. Основная функция заключается в том, что носители могут использоваться для переноса активных компонентов катализаторов, делая их высокодисперсными, сокращая использование благородных металлов, повышая активность катализаторов и улучшая механическую прочность.
Цель любого метода синтеза наноматериалов - получить материал, который проявляет свойства, которые являются результатом их характерного масштаба длины в нанометровом диапазоне (1 - 100 нм). Соответственно, синтетический метод должен обеспечивать контроль размера в этом диапазоне, чтобы можно было достичь того или иного свойства. Часто методы делятся на два основных типа: «снизу вверх» и «сверху вниз».
Методы «снизу вверх» включают сборку атомов или молекул в наноструктурированные массивы. В этих способах источники сырья могут быть в виде газов, жидкостей или твердых веществ. Последние требуют некоторой разборки перед их включением в наноструктуру. Методы снизу вверх обычно делятся на две категории: хаотические и контролируемые.
Хаотические процессы включают подъем составляющих атомов или молекул в хаотическое состояние с последующим внезапным изменением условий, чтобы сделать это состояние нестабильным. Благодаря умелому управлению любым количеством параметров продукты формируются в значительной степени в результате кинетики страхования. Коллапс из хаотического состояния может быть трудно или невозможно контролировать, поэтому статистика ансамбля часто определяет результирующее распределение размеров и средний размер. Соответственно, образование наночастиц контролируется путем манипулирования конечным состоянием продуктов. Примерами хаотических процессов являются лазерная абляция, взрывающаяся проволока, дуга, пламенный пиролиз, горение и методы синтеза осадков.
Контролируемые процессы включают в себя контролируемую доставку составляющих атомов или молекул к участку (ам) образования наночастиц, так что наночастица может вырасти до заданных размеров контролируемым образом. Обычно состояние составляющих атомов или молекул никогда не бывает далеким от того, которое необходимо для образования наночастиц. Соответственно, образование наночастиц контролируется посредством контроля состояния реагентов. Примерами контролируемых процессов являются самоограничивающийся рост раствора, самоограничивающееся химическое осаждение из паровой фазы, методы фемтосекундного лазера с формованными импульсами и молекулярно-лучевая эпитаксия.
Вверх В методах вниз используется некоторая «сила» (например, механическая сила, лазер) для разрушения объемных материалов на наночастицы. Популярным методом механического разделения объемных материалов на наноматериалы является «шаровая мельница». Кроме того, наночастицы также могут быть получены с помощью лазерной абляции, в которой применяются лазеры с короткими импульсами (например, фемтосекундный лазер) для абляции цели (твердого тела).
В материалах могут возникать новые эффекты, когда структуры являются сформированные с размерами, сопоставимыми с любым из многих возможных масштабов длины, таких как длина волны де Бройля электронов или оптические длины волн фотонов высокой энергии. В этих случаях квантово-механические эффекты могут доминировать над свойствами материала. Одним из примеров является квантовое ограничение, когда электронные свойства твердых тел изменяются с большим уменьшением размера частиц. Оптические свойства наночастиц, например флуоресценция, также становится функцией диаметра частицы. Этот эффект не проявляется при переходе от макроскопических к микрометровым размерам, но становится заметным при достижении нанометрового масштаба.
Помимо оптических и электронных свойств, новые механические свойства многих наноматериалов являются предметом исследования наномеханики. При добавлении в объемный материал наночастицы могут сильно влиять на механические свойства материала, такие как жесткость или эластичность. Например, традиционные полимеры могут быть усилены наночастицами (такими как углеродные нанотрубки ), что приводит к новым материалам, которые могут использоваться в качестве легких заменителей металлов. Такие композитные материалы могут способствовать снижению веса, сопровождающемуся повышением стабильности и улучшенными функциональными возможностями.
Наконец, наноструктурированные материалы с малым размером частиц, такие как цеолиты и асбест, используются в качестве катализаторов в широком диапазоне критических промышленных химических реакций. Дальнейшая разработка таких катализаторов может стать основой более эффективных и экологически безопасных химических процессов.
Первые наблюдения и измерения размеров наночастиц были сделаны в течение первого десятилетия 20-го века. Жигмонди провел подробные исследования золей золота и других наноматериалов размером до 10 нм и менее. Он опубликовал книгу в 1914 году. Он использовал ультрамикроскоп, который использует метод темного поля для наблюдения частиц с размерами намного меньше, чем свет длина волны.
. Существуют традиционные методы. в 20-м веке в интерфейс и коллоидная наука для характеристики наноматериалов. Они широко используются для пассивных наноматериалов первого поколения, описанных в следующем разделе.
Эти методы включают в себя несколько различных методик для характеристики гранулометрического состава. Эта характеристика является обязательной, потому что многие материалы, которые, как ожидается, будут иметь наноразмерные размеры, на самом деле агрегированы в растворах. Некоторые из методов основаны на светорассеянии. Другие применяют ультразвук, например спектроскопию затухания ультразвука для тестирования концентрированных нанодисперсий и микроэмульсий.
Существует также группа традиционных методов определения характеристик поверхности заряд или дзета-потенциал наночастиц в растворах. Эта информация необходима для надлежащей стабилизации системы, предотвращения ее агрегации или флокуляции. Эти методы включают микроэлектрофорез, электрофоретическое рассеяние света и электроакустику. Последний, например метод коллоидного вибрационного тока, подходит для характеристики концентрированных систем.
Химическая обработка и синтез высокопроизводительных технологических компонентов для частного, промышленного и военного секторов требует использования керамики, высокой чистоты, стеклокерамика и материалы композиты. В конденсированных телах, сформированных из тонкодисперсных порошков, неправильные размеры и формы наночастиц в типичном порошке часто приводят к неоднородной морфологии упаковки, что приводит к изменениям плотности упаковки в порошковой прессовке.
Неконтролируемая агломерация порошков из-за привлекательных сил Ван-дер-Ваальса также может вызывать микроструктурные неоднородности. Дифференциальные напряжения, возникающие в результате неравномерной усадки при сушке, напрямую связаны со скоростью, с которой может быть удален растворитель, и, таким образом, сильно зависят от распределения пористости. Такие напряжения связаны с переходом от пластического к хрупкому в консолидированных телах и могут привести к распространению трещин в необожженном теле, если их не снять.
Кроме того, любые колебания в упаковке Плотность прессовки при ее подготовке для печи часто увеличивается в процессе спекания , что приводит к неоднородному уплотнению. Было показано, что некоторые поры и другие структурные дефекты, связанные с вариациями плотности, играют пагубную роль в процессе спекания, увеличиваясь и тем самым ограничивая конечную плотность. Было также показано, что дифференциальные напряжения, возникающие из-за неоднородного уплотнения, приводят к распространению внутренних трещин, которые становятся дефектами, контролирующими прочность.
Поэтому представляется желательным обрабатывать материал таким образом, чтобы он был физически однородным в отношении распределения компонентов и пористости, а не с использованием распределения частиц по размерам, которое будет максимизировать плотность сырого материала. Сдерживание однородно диспергированной сборки сильно взаимодействующих частиц в суспензии требует полного контроля над взаимодействиями частица-частица. Ряд диспергаторов, таких как цитрат аммония (водный) и имидазолин или олеиловый спирт (неводный), являются многообещающими растворами в качестве возможных добавок для улучшенного диспергирования и деагломерации. Монодисперсные наночастицы и коллоиды обеспечивают этот потенциал.
Монодисперсные порошки коллоидного диоксида кремния, например, могут быть достаточно стабилизированы для обеспечения высокой степени упорядоченности в коллоидный кристалл или поликристаллический твердый коллоид, который образуется в результате агрегации. Степень упорядоченности, по-видимому, ограничена временем и пространством, позволяющим установить корреляции более дальнего действия. Такие дефектные поликристаллические коллоидные структуры, по-видимому, являются основными элементами субмикрометрового коллоидного материаловедения и, следовательно, обеспечивают первый шаг в развитии более строгого понимания механизмов, участвующих в эволюции микроструктуры в высокоэффективных материалах и компонентах.
Количественный анализ наноматериалов показал, что наночастицы, нанотрубки, нанокристаллические материалы, нанокомпозиты и графен упоминаются в 400000, 181000, 144000, 140000, и 119000 статей, проиндексированных ISI, соответственно, к сентябрю 2018 г. Что касается патентов, то наночастицы, нанотрубки, нанокомпозиты, графен и нанопровода были задействованы в 45600, 32100, 12700, 12500 и 11800 патентах соответственно. Мониторинг примерно 7000 коммерческих продуктов на основе наночастиц, доступных на мировых рынках, показал, что свойства около 2330 продуктов были задействованы или улучшены с помощью наночастиц. Липосомы, нановолокна, наноколлоиды и аэрогели также были самыми распространенными наноматериалами в потребительских товарах.
Обсерватория Европейского Союза по наноматериалам (EUON) создала базу данных (NanoData ), который предоставляет информацию о конкретных патентах, продуктах и исследовательских публикациях по наноматериалам.
В конце 2017 года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала руководство по защите рабочих от потенциального риска, связанного с производством наноматериалов. ВОЗ использовала осторожный подход в качестве одного из своих руководящих принципов. Это означает, что необходимо уменьшить воздействие, несмотря на неопределенность в отношении неблагоприятных последствий для здоровья, когда для этого есть разумные показания. Это подтверждается недавними научными исследованиями, демонстрирующими способность наночастиц преодолевать клеточные барьеры и взаимодействовать с клеточными структурами. Кроме того, важным руководящим принципом была иерархия средств контроля. Это означает, что при выборе между мерами контроля следует всегда отдавать предпочтение тем мерам, которые ближе к корню проблемы, а не мерам, которые создают большую нагрузку на рабочих, например, использованию средств индивидуальной защиты (СИЗ). ВОЗ заказала систематические обзоры по всем важным вопросам для оценки текущего состояния науки и предоставления рекомендаций в соответствии с процессом, изложенным в Руководстве ВОЗ по разработке руководящих принципов. Рекомендации были оценены как «сильные» или «условные» в зависимости от качества научных доказательств, ценностей и предпочтений, а также затрат, связанных с рекомендацией.
Руководящие принципы ВОЗ содержат следующие рекомендации по безопасному обращению с промышленными наноматериалами (MNM)
A. Оценка опасности для здоровья, которую представляют собой MNM
B. Оценка воздействия MNM
C. Контроль воздействия МНМ
Что касается эпиднадзора за здоровьем, ВОЗ не могла дать рекомендации в отношении целевых программ эпиднадзора за здоровьем, специфичных для МНМ, вместо существующих программы наблюдения за здоровьем, которые уже используются из-за отсутствия доказательств. ВОЗ считает обучение рабочих и их вовлечение в решение вопросов здоровья и безопасности передовой практикой, но не может рекомендовать одну форму обучения работников по сравнению с другой или одну форму участия работников по сравнению с другой из-за отсутствия доступных исследований. Ожидается, что будет достигнут значительный прогресс в утвержденных методах измерения и оценке риска, и ВОЗ планирует обновить эти рекомендации через пять лет, в 2022 году.
Поскольку нанотехнологии - это Недавние разработки, последствия воздействия наноматериалов на здоровье и безопасность, а также допустимые уровни воздействия являются предметом текущих исследований. Из возможных опасностей наибольшее беспокойство вызывает вдыхание. Исследования на животных показывают, что углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна могут вызывать легочные эффекты, включая воспаление, гранулемы и фиброз легких, которые имели аналогичную или большую эффективность по сравнению с другими известными фиброгенными материалами, такими как диоксид кремния, асбест и ультратонкая сажа. Острое ингаляционное воздействие биоразлагаемых неорганических наноматериалов на здоровых животных не продемонстрировало значительных токсических эффектов. Хотя степень, в которой данные на животных могут прогнозировать клинически значимые эффекты на легкие у рабочих, неизвестна, токсичность, наблюдаемая в краткосрочных исследованиях на животных, указывает на необходимость защитных мер для рабочих, подвергшихся воздействию этих наноматериалов, хотя сообщений о фактических неблагоприятных последствиях для здоровья нет. у рабочих, использующих или производящих эти наноматериалы, было известно по состоянию на 2013 год. Дополнительные проблемы включают контакт с кожей и попадание внутрь, а также взрыв пыли опасности.
Устранение и замена - это наиболее желательные подходы к контролю опасностей. Хотя сами наноматериалы часто невозможно удалить или заменить обычными материалами, можно выбрать такие свойства наночастиц, как размер, форма, функционализация, поверхностный заряд, растворимость, агломерация и состояние агломерации для улучшения их токсикологических свойств при сохранении желаемой функциональности. Процедуры обращения также могут быть улучшены, например, с помощью наномат erial суспензия или суспензия в жидком растворителе вместо сухого порошка уменьшит воздействие пыли. Технические меры контроля - это физические изменения на рабочем месте, которые изолируют рабочих от опасностей, в основном системы вентиляции, такие как вытяжные шкафы, перчаточные боксы, шкафы биобезопасности и вентилируемые шкафы для весов. Административный контроль представляют собой изменения в поведении работников для уменьшения опасности, включая обучение передовым методам безопасного обращения, хранения и утилизации наноматериалов, надлежащее понимание опасностей посредством маркировки и предупреждающих знаков, а также поощрение общего культура безопасности. Средства индивидуальной защиты необходимо носить на теле рабочего, и это наименее желательный вариант контроля опасностей. Средства индивидуальной защиты, обычно используемые для обычных химикатов, также подходят для наноматериалов, включая длинные брюки, рубашки с длинным рукавом и закрытую обувь, а также использование защитных перчаток, защитных очков, и непроницаемые лабораторные халаты. В некоторых случаях могут использоваться респираторы.
Оценка воздействия - это набор методов, используемых для мониторинга выбросов загрязняющих веществ и воздействия на рабочих. Эти методы включают индивидуальный отбор проб, когда пробоотборники располагаются в зоне личного дыхания рабочего, часто прикрепляются к воротнику рубашки, чтобы быть как можно ближе к носу и рту; и отбор проб площади / фона, когда они размещаются в статических местах. При оценке следует использовать оба счетчика частиц, которые отслеживают количество наноматериалов и других фоновых частиц в реальном времени; и образцы на основе фильтров, которые можно использовать для идентификации наноматериала, обычно с использованием электронной микроскопии и элементного анализа. По состоянию на 2016 год количественные пределы профессионального воздействия для большинства наноматериалов не определены. Национальный институт охраны труда США определил нерегулируемые рекомендуемые пределы воздействия для углеродных нанотрубок, углеродных нановолокон и сверхтонкий диоксид титана. Агентства и организации из других стран, в том числе Британский институт стандартов и Институт профессиональной безопасности и здоровья в Германии, установили OEL для некоторых наноматериалов, а некоторые компании предоставили OEL для своих
