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

С быстрой зрелости в области нанотехнологий, его продвижение приводится в движение быстрой коммерциализации продуктов , содержащих наноматериалы (Engineered ENM) с замечательными свойствами. Как описано Potocnick ¹ в статье 18 (5) Регламента 1169/2011, выданного Европейской комиссией, ENM может быть определен как "любой преднамеренно производимого материала, содержащий частицы в свободном состоянии или в виде агрегата или в виде агломерата и где, на 50% или более частиц в Количественное распределение по размеру, один или более внешние размеры находится в диапазоне размеров 1 нм до 100 нм ". Кроме того, продукты , содержащие ENM, либо в их твердой массе или на их поверхности твердых тел или в их жидких суспензий, можно назвать как продукты наноструктурированных. Различные типы ENM с разными формулировками и функционализации используются в таких продуктах, в соответствии с характером применения и бюджета. Продукты могут быть в форме коатиNGS, краски, плитки, кирпича дома, и т.д. для бетона э.

Что касается исследований, то, можно также найти огромное количество публикаций на инновации, которые были достигнуты с помощью нанотехнологий. Несмотря на это огромное исследования, привлекательному черты ENM находятся под зондом для потенциального здоровья или экологической опасности , из – за их склонности к освобождается от блокировки или испускается в воздухе в виде аэрозолей во время использования или переработки продуктов наноструктуры (например Обердостер др . ^2, Ле Бихан и др. ³ и Houdy и др. ^4). Кулькарни и др. ⁵ определяет аэрозоль в виде суспензии твердых или жидких частиц в газовой среде. Хсу и Чейн ⁶ показали , что во время использования или переработки наноструктурного продукта, наноструктурного продукт подвергается различным механическим нагрузкам и атмосферным воздействиям окружающей среды , которые облегчают такоевыбросов.

По словам Maynard ^7, при воздействии, эти аэрозоли ENM могут взаимодействовать с человеческим организмом через вдыхание или кожными контактов и получить на хранение внутри тела , которые , следовательно , могут вызывать различные вредные эффекты, в том числе канцерогенными. Таким образом, глубокое понимание феномена эмиссии ENM имеет первостепенное значение , учитывая беспрецедентное использование наноструктурных продуктов, как было упомянуто Shatkin и др. ^8. Это может не только помочь избежать непредвиденных осложнений , связанных со здоровьем , связанных с их воздействием , но и в стимулировании общественного доверия к нанотехнологиям.

Тем не менее, проблема экспозиции , связанные в настоящее время начали привлекать внимание научно – исследовательским сообществом и был недавно выделен различными исследовательскими подразделениями по всему миру (например, Хсу и Чейн ^6, Göhler и др. ^9, Аллен и др. <suр> 10, Аллен и др. ^11, Al-Каттан и др. ^12, Кеги и др. ^13, Хирт и др. ^14, Shandilya и др. ^{15, 31, 33,} Wohlleben и др. ^16, Bouillard и ^{др. 17,} Ounoughene и др. ^18). Учитывая крупномасштабное развертывание наноструктурных продуктов в коммерческих рынках, наиболее эффективный подход к решению этой проблемы была бы упреждающая один. При таком подходе, продукт разработан таким образом , что это "NanoSafe-по-дизайн" или "дизайн для более безопасного нанотехнологий" (Morose ¹⁹⁾ , то есть, низкая эмиссионная. Другими словами, оно максимизирует их преимущества в решении проблем в процессе ее использования при испускании минимальное количество аэрозолей в окружающую среду.

Для проверки нанобезопасности, заложенной в конструкции во время фазы использования наноструктурированной продукта, авторы представляют соответствующую экспериментальную методологиюсделать это в настоящей статье. Эта методика состоит из двух типов: домогательствах (I) и механические (II) окружающей среды , которые направлены на имитации реальной жизни напряжения, которым продукт наноструктурного, кладки кирпича, подверженного во время его фазы использования.

(I) линейный истирания устройство, которое имитирует механическое вымогательство. Его оригинальная и коммерческая форма, как показано на рисунке 1А, упоминается в многочисленных международно признанных стандартов испытаний , как ASTM D4060 ^20, ASTM D6037 ²¹ и ASTM D1044 ^22. Согласно Голяньски и др. ^23, благодаря своей надежной и удобной для пользователя дизайн, его оригинальная форма уже широко используется в промышленности для анализа производительности продуктов , таких как краски, покрытия, металла, бумаги, текстиля и т.д. Стресс является применяется через этот аппарат соответствует типичному, прикладываемое в домашней обстановке, например, ходьба собувь и перемещение различных предметов в домашнем хозяйстве (Vorbau и др. ²⁴ и Хасан и др. ^25). На рисунке 1А, горизонтально вытесняя бар перемещает стандартный абразивный Не на взад и вперед , движение по поверхности образца. Износ истирание происходит на поверхности контакта из-за трения в контакте. Величина износа абразивной может изменяться путем изменения нормальной нагрузки (F _N) , который действует в верхней части абразив. Изменяя тип абразив и нормальной величины нагрузки, можно варьировать абразивность и, следовательно, механические нагрузки. Morgeneyer и др. ²⁶ указали , что тензор напряжений измеряется во время истирания состоит из нормальных и тангенциальных составляющих. Нормальное напряжение является прямым результатом нормальной нагрузки, то есть из F _N , тогда как касательное напряжение является результатом гое тангенциально действующий процесс трения, измеренный как сила (F _T) , и он действует параллельно или антипараллельно направлению , в котором происходит истирание. В первоначальном виде этого аппарата к истиранию, не может определить , F _T. Таким образом, роль механических напряжений во время аэрозолизация из ENM может не быть полностью определено. Для того, чтобы искоренить это ограничение, как описано в деталях с помощью Morgeneyer и др. ^26, мы (а) модифицировали его путем замены уже установленной горизонтальный стальной стержень точной копией в алюминиевую 2024 сплава и (б) , установленный тензометр на верхней поверхности этого реплицированную бара из алюминиевого сплава. Это показано на фигуре 1В. Этот тензодатчик имеет 1,5 мм длины активной измерительной сетки и 5,7 мм для измерения длины несущей сетки. Он изготовлен из константан фольги, имеющей 3,8 мкм толщиной и 1,95 ± 1,5% от коэффициента датчика.Правильное измерение механических напряжений обеспечивается с помощью динамического тензодатчика усилителя, который соединен последовательно с тензодатчика, что позволяет надежное измерение напряжения, полученного в калибровке. Данные, передаваемые через усилитель приобретается с использованием программного обеспечения для сбора данных.

Рисунок 1. истирание Устройство и тензометрических. Коммерческий стандартная форма абразивной аппарата Табер (А) со скоростью истирания, продолжительность и длина хода управления. Первоначально установлен стальной стержень был заменен бар алюминия и дополнительно оснащен тензодатчика (в) для измерения тангенциальной силы (F _T). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

в <s Чонг> Рисунок 2, полная экспериментальная установка , где показана эта модифицированная истирания устройство Табер помещается под соответствие занимаемой должности nanosecured работы. Частица свободный воздух постоянно циркулирует внутри этой рабочей должности при расходе 31000 л / мин. Он имеет эффективность фильтра частиц 99,99% и уже с успехом использована Morgeneyer и др. ²⁷ в запыленность испытаний различных наночастиц.

Рисунок 2. Экспериментальная установка (Shandilya и др. ^31). Nanosecured работы объекта для проведения испытаний истиранию и в реальном масштабе времени характеристику (как качественные , так и quantitavive) генерируемых частиц аэрозоля. Небольшая доля частиц воздуха, не проходит через щель внутри камеры излучения для устранения его фоновых частиц концентрации число.pload / 53496 / 53496fig2large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Мотор для абразивной аппарата хранится снаружи и его линейно Скользящая часть удерживается внутри собственной разработки испытательной камеры, с размерами, 0,5 м × 0,3 м × 0,6 м, (подробности в Le Bihan и др. ^28). Это помогает в предотвращении выбросов двигателя истирания устройство »от вмешательства в результаты испытаний. Отбор проб из образовавшихся частиц аэрозоля осуществляется внутри вблизи радиального симметричного колпака (объемом 713 ³ см). Используя такую ​​вытяжку, потери аэрозольных частиц за счет их осаждения на поверхности могут быть сведены к минимуму. Другое преимущество включает увеличение концентрации числа частиц аэрозоля из-за сравнительно небольшой объем колпака относительно испытательной камеры. Благодаря этому установить, реальную характеристику времени и анализа частиц аэрозоляОпускается генерируется во время износа абразивной можно сделать экспериментально с точки зрения их концентраций чисел, распределения по размерам, элементного состава и форм. Согласно Кулкарни и др. ^5, концентрация количество ENM аэрозолей частицы могут быть определены как "числа ENM , присутствующего в единичной кубическом сантиметре воздуха". Аналогичным образом, распределение по размерам ENM аэрозолей "отношения, выражающее количество в ENM собственности (как правило, количество и массовых концентраций), связанных с частицами в заданном диапазоне размеров".

Счетчика частиц (диапазон измерения размер: 4 нм до 3 мкм) измеряет концентрацию частиц аэрозоля номер (PNC). В Sizers частиц (диапазон измерения размер: 15 нм – 20 мкм) измерения распределения частиц по размерам (PSD). Аэрозольные частицы пробоотборник (подробно описано с помощью R'mili и др. <sup> 30) используется для сбора частиц с помощью метода фильтрации на пористой сетке медной сетки , которую можно использовать позже в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) для различных качественных анализов выделенных частиц.

(II) Экологический вымогательство может быть смоделировано за счет ускоренного искусственного выветривания в ЗМС камере, показанной на рисунке 3. Как было показано Shandilya и др. ^31, условия выветривания могут быть сохранены в соответствии с международными стандартами или быть настроены в зависимости от тип моделирования. Воздействие УФ-излучением обеспечивается с помощью ксеноновой дуговой лампы (300 – 400 нм), установленного с фильтром оптического излучения. Действие дождя моделируется путем распыления деионизированной и очищенной воды на них. Резервуар помещается ниже тестовых образцов для сбора поверхностного стока воды. Собранную воду или щелок можно использовать в дальнейшем для проведения анализа ENM выщелачивания.

<imgAlt = "Рисунок 3" SRC = "/ файлы / ftp_upload / 53496 / 53496fig3.jpg" />
Рисунок 3. Выветривание палата. Коммерческая форма XLS SUNTEST + выветривание камеры содержит кожух из нержавеющей стали , внутри которого nanocoated образцы помещаются. Резервуар для воды находится под капотом , который является источником воды для распыления внутри капота. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.