Deneysel Protokol Aşınma altında ve Çevre Ayrışma altında Ürünün Parçacık aerosol haline Araştırma

Nanoteknoloji hızlı bir olgunlukla, onun gelişme dikkat çekici özelliklere sahip Engineered Nanomaterials (ENM) içeren ürünlerin hızlı ticarileştirilmesi ile tahrik edilir. Makalesinde Potocnick ¹ tarafından tarif edildiği gibi, 18 (5), Avrupa Komisyonu tarafından yayınlanan Düzenleme 1169/2011, ve, ENM bir ilişkisiz halde ya da bir toplayıcı veya bir topak gibi, parçacıklar içeren, herhangi bir kasıtlı üretilen malzeme "olarak tanımlanabilir ve numara boyut dağılımı parçacıkların% 50 veya daha fazlası, bir veya daha fazla dış boyutları "boyut aralığı 1 nM ila 100 nm olduğu. Dahası, katı dökme ya da katı yüzeyler üzerinde ya da sıvı süspansiyonlar ya ENM içeren ürünler, Nanoyapılı ürünler olarak adlandırılan olabilir. Farklı formülasyonlar ve functionalizations ile ENM farklı tipte bir uygulama ve bütçe doğasına bağlı olarak bu tür ürünlerde kullanılmaktadır. Ürünler Koati şeklinde olabilirNGS, boyalar, fayans, ev tuğla, beton e vb.

Bildiğim kadarıyla araştırma söz konusu olduğunda, bir de nanoteknoloji yoluyla gerçekleştirilebilir olan yenilikleri yayın muazzam sayıda bulabilirsiniz. Bu çok büyük araştırmalara rağmen ENM ve çekici özellikleri, örneğin Oberdorster ve arkadaşları için nano ürünlerin kullanımı ya da işleme (sırasında ortaya çıkan ya da aerosoller şeklinde hava yayılan almak nedeniyle eğilimi potansiyel sağlık veya çevresel tehlikelere sonda altında . ^2, Le Bihan ve ark., ³ ve Houdy TC Asil Üye ve ark., ^4). Kulkarni ve ark., ^5, gaz halindeki ortam içinde katı ya da sıvı parçacıkların süspansiyon olarak bir aerosol tanımlar. Hsu ve Chein ⁶ nano yapılı ürünün kullanım veya işlem sırasında, bir nano yapılı ürün, bir kolaylaştıran çeşitli mekanik gerilimlere ve çevre hava koşullarına tabi olduğunu göstermiştiremisyon.

Maynard ^7'ye göre, maruziyet üzerine, ENM bu aerosoller inhalasyon veya dermal temas yoluyla insan organizmasının ile etkileşime girebilir ve dolayısıyla kanserojen olanlar da dahil olmak üzere çeşitli zararlı etkilere neden olabilir vücut içinde yatırılır olsun. Böylece, ENM emisyon olgusunun bir anlayışa Shatkin ve ark., ⁸ tarafından belirtildiği gibi, nano yapılı ürünlerin görülmemiş kullanım verilen büyük önem taşımaktadır. Bu sadece kendi maruziyetten kaynaklanan beklenmeyen sağlık ilişkili komplikasyonların önlenmesinde değil, aynı zamanda nanoteknoloji kamu güvenini teşvik yardımcı olmayabilir.

Bununla birlikte, pozlama ile ilgili sorun artık araştırma topluluğu tarafından dikkatini çekmenin başlamış ve son zamanlarda (dünyada çeşitli araştırma birimleri tarafından vurgulanır olmuştur, örneğin Hsu ve Chein ^6, Göhler ve ark., ^9, Allen ve ark. <sup> 10, Allen ve ^{ark., 11,} Al-Kattan ve ark., ^12, Kaegi ve ark., ^13, Hirth ve ark., ^14, Shandilya ve ark., ^{15, 31, 33,} Wohlleben ve ^{diğerleri., 16} Bouillard ^{ve diğ. 17,} Ounoughene ve ark., ^18). ticari pazarlarda nano yapılı ürünlerin büyük ölçekli dağıtım göz önüne alındığında, sorunu çözmek için en etkili yaklaşım bir önleyici biri olacaktır. Bu tür bir yaklaşımda, bir ürünün "tasarımdan nanoSAFE-" ya da "güvenli nanoteknoloji tasarım" (Morose ^19), yani, düşük yayıcı olduğu bir şekilde tasarlanmıştır. Diğer bir deyişle, bu ortamda aerosollerin az miktarda yayan ise onun kullanım sırasında problem çözme yararlarını maksimize eder.

Bir nano yapılı ürünün kullanım aşamasında nanosafety-by-tasarım test etmek için, yazarlar, uygun bir deneysel metodoloji mevcutbu makalede bunu. (I), mekanik ve (ii) Çevre gerçek hayat simüle olduğu nano yapılı ürün, bir tuğlanın vurgulamaktadır amaçlayan olan kullanım aşamasında tabi tutulur: Bu yöntem tacizlerinin iki tip oluşur.

(I) mekanik yardım toplamaya taklit doğrusal bir aşınma cihazı. Şekil 1A gösterildiği gibi özgün ve ticari formu, ASTM D4060 ^20, ASTM D6037 ²¹ ve ASTM D1044 ²² gibi çok sayıda uluslararası kabul görmüş test standartlarına başvurulmaktadır. Nedeniyle sağlam ve kullanıcı dostu tasarımı Golanski et al. ^23, göre, özgün biçim zaten vb stres olma boya, kaplama, metal, kağıt, tekstil gibi ürünlerin performansını analiz etmek için sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır bu cihaz vasıtasıyla uygulanabilir ile yürüme, örneğin, bir iç ortamda uygulanan tipik bir tekabülAyakkabı ve ev farklı nesnelerin yer değiştirmesini (Vorbau ve ark., ²⁴ ve Hassan ve diğ. ^25). Şekil 1A, bir yatay yer değiştirmesi çubuk ve numune yüzeyi üzerinde hareket fro standart Abradant taşır. aşınma aşınma nedeniyle temas noktasında sürtünme temas yüzeyinde meydana gelir. Aşınma aşınma büyüklüğü Abradant üstünde hareket Normal yük (F _K) değiştirilmesiyle de farklılaştırılabilmektedir. yıpratıcı ve normal yük değerinin türünü değiştirerek, bir abrasiveness ve dolayısıyla mekanik stres değişebilir. Morgeneyer ve ark., ²⁶ gerilme tensörü, normal ve teğetsel bileşenden oluşmaktadır aşınma sırasında ölçülecek olduğuna dikkat çekmişlerdir. Teğet gerilme th sonucu ise normal gerilme F _N normal yük, yani doğrudan bir sonucudure teğetsel kuvvet (F _T) olarak ölçülen bir sürtünme işlemi, hareket eden ve aşınma yer aldığı yöne paralel ya da anti-paralel hareket etmektedir. Bu aşınma cihazının orijinal haliyle, bir F _T belirleyemiyor. Bu nedenle, ENM bir aerosolleştirme sırasında mekanik gerilimlerin rolü tam olarak tespit edilemez. Morgeneyer ve ark., ²⁶ ile ayrıntılı olarak tarif edildiği gibi, bu sınırlama ortadan kaldırmak için, (a) ve (b) üst yüzeyi üzerinde bir gerilme ölçer monte alüminyum 2024 alaşım içinde bir yineleme ile yüklü yatay çelik çubuk değiştirerek modifiye adres Bu çoğaltılmış alüminyum alaşımlı bar. Bu durum, Şekil 1B 'de gösterilmiştir. Bu gerginlik ölçer aktif ölçüm ızgara uzunluğu 1.5 mm ve ızgara taşıyıcı uzunluğu ölçme 5.7 mm dir. Bu kalınlık 3.8 um ve ölçüm faktörü 1.95 ±% 1.5 olan bir konstantan folyo imal edilmiştir.mekanik gerilimlerin Uygun bir ölçümü, gerçek göstergesi üretilen gerilim güvenilir bir ölçüm sağlar, strain gauge seri olarak bağlı olan bir dinamik gerilim ölçer amplifikatör aracılığıyla sağlanmaktadır. amplifikatör üzerinden iletilen veri veri toplama yazılımı kullanılarak elde edilir.

Şekil 1. Aşınma Aparatı ve Strain Gauge. Aşınma hızı, süresi ve vuruş uzunluğu kontrolleri ile Taber aşınma aparatı (A) ticari standart form. Başlangıçta monte çelik çubuk alüminyum çubuğun tarafından değiştirildi ve daha fazla bir gerilim göstergesi ile teçhiz edilmiştir (B) teğet kuvvet (F _T) ölçmek için. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

içinde <s Bu modifiye Taber aşınma cihazı bir nanosecured çalışma sonrası uygunluk altına yerleştirildiği trong> Şekil 2, komple deneysel kurulum gösterilmiştir. Bir parçacık serbest hava sürekli 31,000 l / dak akış hızında bu çalışma sonrası içinde dolaşan. Bu% 99.99 olan bir partikül filtresi verimliliğine sahiptir ve zaten başarıyla çeşitli nanopartiküller 'dustiness testlerinde Morgeneyer ve ark., ²⁷ tarafından istihdam edilmiştir.

Şekil 2. Deneysel Set-up (ark. ³¹ Shandilya). Bir nanosecured çalışma tesisi oluşturulan aerosol parçacıklarının aşınma testleri ve gerçek zamanlı karakterizasyonu (kalitatif hem de quantitavive) yürütmek için. partikülsüz hava küçük bir kısmı arka plan numarası konsantrasyonu partikülleri ortadan kaldırmak için emisyon odasının iç tarafında bir yuva geçirir.Güncelle / 53496 / 53496fig2large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

(Le Bihan bilgilerini ve ark., ^28), 0.5 m'lik 0.6 x m 0.3 x, boyutları, aşınma cihazının motoru dışında tutulur ve doğrusal olarak kayan kısmı kendi kendini tasarlanmış emisyon test odası içinde tutulur. Bu test sonuçlarına müdahale etmekten aşınma Aparatı 'motorlu emisyonlarının önlemede yardımcı olur. Üretilen aerosol parçacıklarının numune radyal simetrik kapağı (713 ^cm3 hacim) yakın iç yapılır. bu gibi bir davlumbaza kullanılmasıyla, yüzeylerinde nedeniyle biriktirme aerosol parçacıkları kayıpları en aza indirilebilir. Diğer bir avantaj nedeniyle emisyon test odasına göre kaput nispeten düşük ses aerosol parçacıkları sayı konsantrasyonu artışı içermektedir. Bu sayede, parçacık aerosol gerçek zamanlı karakterizasyonu ve analiz kurmakAşınma kullanım sırasında üretilen elde s sayıları konsantrasyonları, boyut dağılımları, element kompozisyonlar ve şekil açısından deneysel yapılabilir. Kulkarni ve ark., ⁵ göre, ENM sayısı yoğunluğu parçacıkları "hava birimi santimetre küp ENM mevcut numarası" olarak tanımlanabilir aerosolleri içerir. Benzer şekilde, ENM aerosoller boyutu dağılımı ", bir ENM özelliği, belirli bir boyut aralığındaki parçacıklar ile ilişkili (genellikle sayısı ve kütle konsantrasyonu) miktarını ifade ilişkisi".

Bir parçacık Sayaç (ölçülebilir boyut aralığı: 4 nm 3 um) aerosol ölçen sayı konsantrasyonu (PNC) parçacıklar. Parçacık sizers (ölçülebilir boyut aralığı: 15 nm – 20 mikron) partikül büyüklüğü dağılımı (PSD) ölçün. R'mili ve arkadaşları tarafından detaylı olarak tarif aerosol parçacıkları örnekleyici (. <sup> 30) salınan parçacıkların çeşitli kalitatif analizler için Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM) daha sonra kullanılabilecek bir gözenekli bakır örgü ızgara üzerinde filtrasyon tekniği ile parçacık koleksiyonu için kullanılmaktadır.

(ii) Çevre talep Şekil 3'te gösterilen bir ayrışma odasındaki hızlanan yapay ayrışma yoluyla simüle edilebilir. Shandilya ve arkadaşları tarafından gösterildiği gibi. ^31, hava koşullarına, uluslararası standartlara uygun olarak tutulabilir veya bağlı özelleştirilebilir simülasyon türü. bir optik radyasyon filtresi yüklü – (400 nm 300) UV ışınlarına maruz kalma ksenon ark lambası ile sağlanır. yağmur eylem üzerlerine deiyonize ve arıtılmış su püskürtülerek simüle edilmektedir. Bir rezervuar akış suyu toplamak için test örnekleri altına yerleştirilir. Toplanan su veya sızıntı suyu ENM liçi analizi gerçekleştirmek için daha sonra kullanılabilir.

<imgalt = "Şekil 3" src = "/ files / ftp_upload / 53496 / 53496fig3.jpg" />
Şekil 3. Ayrışma Odası. Suntest XLS + hava odasının, ticari bir şekilde, nano-kaplamalı örnekler yerleştirildiği içindeki paslanmaz çelikten bir kapağı içerir. Su deposu kaput içinde püskürtülür su kaynağı olan kaputun altına yerleştirilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.