This research was supported by the "Development of technologies for safety evaluation and standardization of nanomaterials and nanoproducts" (10059135)" through the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology by the Korean Ministry of Trade, Industry &amp; Energy.

1. Preparação de Instrumentos e Amostras <ol><li> Abrasor <ol><li> Com base em um testador de abrasão, usar um abrasor com uma etapa de rotação de amostras (140 mm de diâmetro), dois suportes de rodas de abrasão, e uma velocidade de rotação de 30 - 80 rpm. </li><li> Usar um peso para fixar a roda de abrasão até ao suporte da roda de abrasão, o que também se aplica a carga do espécime de teste. </li><li> Instalar uma entrada de ar adicional para proporcionar uma melhor suspensão para as partículas abrased, como mostrado na Figura 3. Use uma 1/8 &quot;-diâmetro tubo localizado 15 mm acima e 40 mm de distância a partir do centro da amostra de teste. </li></ol></li><li> roda de abrasão <ol><li> Enrole a roda de abrasão (55 mm de diâmetro, 13 mm de espessura) com lixa (100 grit e novo). </li></ol></li><li> espécime <ol><li> Espécime é um composto contendo nanomateriais para ensaio de abrasão. Para instalados em abrasor, a amostra deve ser wit preparadoh 140 mm de diâmetro. </li></ol></li><li> Câmara <ol><li> Use aço inoxidável para as paredes da câmara para evitar a deposição de partículas devido à força eletrostática. Coloque a abrasor no interior da câmara (volume de 1 m 3) (Tabela 1), e localizar a entrada e a saída de ar na parte superior e inferior da câmara, respectivamente. Utilizar um agitador, que consiste em três placas perfuradas, na saída de ar para atingir um fluxo de partículas uniformemente misturados. </li></ol></li><li> neutralizador <ol><li> Como partículas carregada estaticamente electro melhorar a deposição de partículas sobre as paredes da câmara, usar um neutralizador de (moles ionizador de raios-X) para minimizar o estado de carga das partículas. </li></ol></li><li> Instrumentos de medição on-line 12, 13 <ol><li> Usar um CPC e OPC para determinar a concentração do número de partículas e distribuição de tamanho de partícula de acordo com as instruções do fabricante. </li><li> Instale o CPC e OPC na outlet da câmara para medir a concentração do número de partículas e distribuição de tamanho de partícula. </li></ol></li><li> Instrumentos de amostragem de partículas <ol><li> Provar as partículas liberadas usando um amostrador de partículas que contenham meios de filtro ou uma grelha TEM analisar a morfologia e componentes de partículas. </li><li> Instalar o amostrador de partículas que contêm meios de filtro ou uma grade MET na saída da câmara de analisar a morfologia das partículas de libertação. </li></ol></li></ol> 2. Teste de abrasão para nanopartículas lançamento Usando o sistema de Câmara NOTA: As condições de ensaio de abrasão encontram-se descritos na Tabela 2. <ol><li> Localize o abrasor no centro da câmara. </li><li> Instalar o modelo de teste no palco rotação exemplar do abrasor. </li><li> Fixe as rodas de abrasão nos suportes de roda abrasão com um peso de 1.000 g para aplicar carga com o modelo de teste. </li><li> Localize o neutralizador (soft ionizador de raios-X)28 cm de distância do centro da amostra de teste com um ângulo de 45 °, como pode ser visto na Figura 2, para reduzir a deposição de partículas electro-estática sobre as paredes da câmara. NOTA: O neutralizador elimina a força eletrostática pela exposição feixe. No entanto, uma vez que as rodas de entrada de ar e à abrasão encontram-se acima da fase de rotação da amostra, isto restringe o acesso do feixe de neutralizador para a superfície do espécime de teste. Portanto, o neutralizador está localizado na diagonal para permitir que o feixe de alcançar o máximo da superfície da amostra quanto possível. </li><li> Operar o ventilador instalado na saída da câmara a uma velocidade de fluxo / min 50 L. </li><li> Fornecimento de 25 L / min de ar em suspensão isenta de partículas adicional usando um compressor de ar através da entrada de ar adicional. NOTA: As partículas, que são gerados por abrasão, foram depositados na superfície dos espécimes e rodas de abrasão, fortemente. Portanto, é difícil medir as partículas abrased. A entrada de ar adicional pode help para resolver este problema a suspensão de partículas. </li><li> Verificar a concentração do número de partículas de fundo no interior da câmara para alcançar uma concentração média do número de partículas durante 1 h abaixo de 1 # / cc usando PCC, como descrito na Figura 4. </li><li> Operar a etapa de rotação exemplar do abrasor usando um motor de passo que gira a fase de rotação da amostra a 72 rpm com 1.000 rotações. </li><li> Meça e registre a distribuição de partículas concentração em número e tamanho de partícula lançado usando o CPC e OPC. NOTA: As partículas libertadas dos nanocompósitos são suspensos e transportados pelo ar que está a ser bombeado. Estas partículas suspensas são, eventualmente, transportadas para o seguinte tomada a corrente de ar. As partículas libertadas são então detectados por CPC e OPC na saída da câmara. Um PCC e OPC são mais frequentemente utilizado para medir a concentração do número de partículas, enquanto que um OPC também pode medir a distribuição do tamanho de partícula. </li><li> farinha grossale as partículas liberadas usando um amostrador de partículas contendo meios de filtro ou uma grelha TEM. NOTA: As partículas libertadas de nanocompósitos movimento por abrasão para a saída da câmara de seguir a corrente de ar. À saída da câmara, as partículas libertadas podem ser amostrados utilizando um amostrador de partícula. As partículas liberadas recolhidos em meios de filtro ou uma grelha TEM podem ser analisados ​​usando TEM ou SEM (microscopia eletrônica de varredura). </li><li> Pare a medição e recolha de amostras quando a concentração atinge o número de partículas inferior a 0,1% da concentração de pico número de partículas. </li><li> Salvar os todos os dados (CPC, OPC) e remova todas as amostras (amostras de teste). </li><li> Use uma nova amostra e novas rodas de abrasão para cada teste, e lavar a câmara e abrasor com Kimwipes e IPA (álcool isopropílico) após cada ensaio de abrasão para confirmar repetibilidade. </li></ol>

<ol>
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The authors have nothing to disclose.

Os passos mais críticos quando efectuam o ensaio nanorelease de materiais nanocompósitos utilizando um teste de abrasão foram: 1) usando um sistema de câmara de feito de aço inoxidável com um neutralizador para remover a carga electrostática gerada pela abrasão e reduzir a deposição de partículas sobre as paredes da câmara; 2) o fornecimento de ar adicional para proporcionar uma melhor suspensão de partículas; e 3) a amostragem das partículas liberadas e monitoramento on-line usando um CPC e OPC da tomada que continha um misturador que consiste em três placas perfuradas. O testador de abrasão foi originalmente desenhado para avaliar a resistência à abrasão com base na ISO 7784-1 ou ISO 5470-1 14-15. Testadores abrasão são agora amplamente utilizados para simular os processos de moagem e estudar as resistências à abrasão dos materiais e revestimentos, e tais métodos de abrasão foram modificados para analisar a libertação de nanopartículas de materiais nanocompósitos 9-11. Um ensaio de abrasão é também um dosa simulação abordagens incluídas no NanoReg UE 2. No entanto, a realização de um teste de abrasão de materiais nanocompósitos requer uma libertação consistente de nanopartículas, o que é difícil devido a partículas de carga como resultado de abrasão e quando a amostragem de partículas é realizado perto do ponto de emissão. Por conseguinte, a câmara de fixação proposto para um ensaio de abrasão resolve estes problemas através da neutralização das partículas e amostragem a jusante da saída da câmara que contém um misturador, conseguindo assim uma consistente de libertação de partículas a partir de amostras nanocompósito. Várias tentativas já foram feitas para identificar os nanotubos de carbono livres libertados a partir de materiais nanocompósitos. Por exemplo, nanocompósitos de base epoxi que contenham os nanotubos de carbono foram testados quanto à libertação de nanotubos de carbono, utilizando um processo de abrasão. Como resultado, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observação indicou a emissão de free-standing nanotubos de carbono e aglomerados individuais durante a abrasão 16 </sup&gt;. Em contraste, há nanotubos de carbono livres ou empacotados foram observadas em observações ao microscópio electrónico de dois compósitos híbridos CNT diferentes (compósitos CNT-carbono e compósitos CNT-alumina) durante um processo de usinagem, como seca e úmida band-serra e rotativa de corte 17. Enquanto isso, outro estudo nanocompósito CNT-epoxy mostraram que as partículas geradas durante o lixamento foram principalmente de partículas mícron de tamanho com salientes nanotubos de carbono e sem nanotubos de carbono livres 18. O estudo atual de abrasão nanocompósito também não encontraram nenhuma geração de nanotubos de carbono livres, quando avaliadas por microscopia eletrônica extensa. Não obstante, as estruturas CNT emitidos será diferente dependendo de muitos factores, tais como o processo mecânico, o processo de fabrico de nanocompósito, variedade de conteúdo e CNT CNT no compósito, e resina. Um sistema de câmara de já ter sido utilizado para avaliar a nanorelease a partir de outros produtos que contenham nanomateriais. Por exemplo, para avaliar o risco de nano prataa exposição das partículas de sprays antibacterianas contendo nanopartículas de prata, uma câmara foi usada com sucesso para simular a exposição a nanopartículas de prata 7. Além disso, para superar as dificuldades envolvidas com a realização de estudos de avaliação da exposição no local de trabalho, estudos de simulação foram realizados em uma câmara para avaliar o grau de exposição das nanopartículas de prata quando se trabalha com dispositivos eletrônicos impressos com tinta nanosilver. Neste caso, um sistema de câmara que contém um dispositivo eletrônico impresso e todos os instrumentos de amostragem descritos neste documento foram demonstrou ser eficaz para a simulação de prata estudos de avaliação da exposição de nanopartículas 8. Assim, o protocolo do método proposto câmara não se limita apenas aos testes de abrasão, mas também pode ser aplicado a outros estudos de simulação para identificar nanopartículas de libertação de produtos de consumo contendo nanomateriais ou nanocompósitos. Portanto, quando tomados em conjunto, utilizando o protocolo propostoum sistema de câmara pode ser utilizado para avaliar a segurança dos produtos de consumo contendo nanomateriais, simulando a manipulação e processos de fabricação de muitos produtos que contêm nanomateriais. Em particular, os resultados consistentes a partir do sistema de câmara de propostas em termos de libertação de partículas a partir de produtos vai contribuir para avaliar o risco de exposição a nanomateriais libertados por produtos. A intenção futura é padronizar este protocolo com aplicação estendida a outros nanocompósitos ou produtos de consumo contendo nanomateriais, a fim de caracterizar a exposição humana e ambiental através do ciclo de vida dos nanomateriais e fornecer uma ferramenta para avaliação de risco.

exposição nanomaterial tem sido quase sempre estudado em relação aos trabalhadores nos locais de trabalho de fabricação, manuseio, fabricação e embalagem de nanomateriais, enquanto que a exposição do consumidor não foi estudada extensivamente. Uma análise recente da base de dados ambiental e literatura de saúde criado pelo Conselho Internacional de Nanotecnologia (ICON) também indicou que a maioria das pesquisas de segurança nanomaterial centrou-se sobre os riscos (83%) e exposição potencial (16%), com o lançamento de nanocompósitos, representando a exposição dos consumidores, representando apenas 0,8% 1. Assim, muito pouco se sabe sobre a exposição dos consumidores aos nanomateriais. Liberação de nanopartículas foi utilizado para estimar a exposição dos consumidores em estudos de simulação, incluindo a abrasão e desgaste de nanocompósitos, têxteis de lavar, ou métodos pulverulência testes, tais como o método de tambor rotativo, método vortex agitação, e outros métodos de agitação 2-3. Além disso, vários internacionaistentativas, como o nanorelease ILSI (International Institute Life Science) e NanoReg UE, têm sido feitos para desenvolver a tecnologia para compreender a libertação de nanomateriais utilizados em produtos de consumo. O produto nanorelease consumidor ILSI lançado em 2011 representa uma abordagem de ciclo de vida para liberação nanomaterial de produtos de consumo, onde a fase 1 envolve a seleção nanomaterial, a fase 2 abrange métodos de avaliação e fase 3 implementa estudos interlaboratoriais. Várias monografias e publicações sobre a segurança dos nanomateriais em produtos de consumo também foram publicados 4-6. Enquanto isso, NanoReg representa uma abordagem europeia comum ao ensaios regulamentares dos nanomateriais fabricados e fornece um programa de métodos para uso em simulação de abordagens para nanorelease de produtos de consumo 2. ISO TC 229 também está tentando desenvolver padrões relevantes para a segurança dos consumidores e apresentar uma nova proposta de item de trabalho para a segurança do consumidor. O WPMN OCDE (working partido em nanomateriais), especialmente SG8 (grupo director da avaliação de exposição e mitigação da exposição), recentemente realizou uma pesquisa sobre o sentido do trabalho futuro, especialmente do consumidor e avaliação da exposição ambiental. Portanto, à luz dessas atividades internacionais, os Ministérios coreano do Comércio, Indústria e Energia lançou um projeto em camadas em 2013 centrou-se na &quot;Desenvolvimento de tecnologias para a avaliação da segurança e padronização de nanomateriais e nanoprodutos&quot;. Além disso, vários estudos relevantes para a segurança dos consumidores para padronizar liberação nanomaterial de produtos de consumo também foram publicados 7-8. Um ensaio de abrasão é uma das abordagens de simulação incluídos na nanorelease ILSI e NanoReg 2-3 para a determinação do nível de emissão de potencial de nanopartículas de diferentes produtos compostos comerciais. A perda de peso é massa deduzida com base na diferença no peso da amostra antes e depois da abrasde iões utilizando uma abrasor. A amostra de nanocompósito é desgastada, a uma velocidade constante, um amostrador suga-se o aerossol, e as partículas são então analisados ​​utilizando dispositivos de contagem de partículas, tais como uma condensação contador de partículas (CPC) ou contador de partículas óptico (OPC), e recolhidos numa TEM (microscopia eletrônica de transmissão) grade ou membrana, para posterior análise visual. No entanto, a realização de um teste de abrasão de materiais nanocompósitos requer uma libertação consistente de nanopartículas, o que é difícil devido a partículas de carga como resultado de abrasão e quando a amostragem de partículas é realizado perto do ponto de emissão 2-3, 9-11. Assim, este trabalho apresenta um sistema de câmara como um novo método para avaliar liberação nanomaterial no caso de abrasão dos materiais nanocompósitos. Quando comparado com outros testes de abrasão e de simulação, o sistema de câmara proposta fornece dados de libertação de nanopartículas consistentes no caso de abrasão. Além disso, este novo método de testetem sido amplamente utilizada no campo da qualidade do ar interior e da indústria de semi-conduta como número total de partículas método de contagem 12, 13. Por isso, prevê-se que o método proposto pode ser desenvolvido em um método padronizado para a liberação de testes de nanopartículas de produtos de consumo que contenham nanomateriais.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Foamex</td>
			<td>Taeyoung, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite</td>
			<td>Hanwha, Incheon, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td>2% MWCNTs in low density polyethylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion Paper</td>
			<td>Derfos, R. of Korea</td>
			<td>#100</td>
			<td>100 grit sand paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter (CPC)</td>
			<td>TSI Inc, Shoreview, MN</td>
			<td>UCPC 3775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Paritcle Counter (OPC)</td>
			<td>Grimm, Ainring, Germany</td>
			<td>1.109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini Particle Sampler</td>
			<td>Ecomesure, Saclay, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantifoil Holey Carbon Film</td>
			<td>TED PELLA Inc. USA</td>
			<td>1.2/1.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Filter&#160;</td>
			<td>Millipore, USA</td>
			<td>CAT No. GTTP02500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-ray Ionizer (Neutralizer)</td>
			<td>SUNJE, R. of Korea</td>
			<td>SXN-05U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-4300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

testing of nanoparticle release from a composite containing nanomaterial using a chamber system

Com o rápido desenvolvimento da nanotecnologia como uma das tecnologias mais importantes do século 21, o interesse na segurança de produtos de consumo contendo nanomateriais também está aumentando. Avaliando a liberação nanomaterial a partir de produtos que contêm nanomateriais é um passo crucial na avaliação da segurança desses produtos, e resultou em vários esforços internacionais para desenvolver tecnologias consistentes e confiáveis ​​para padronizar a avaliação da liberação nanomaterial. Neste estudo, a liberação de nanomateriais de produtos que contêm nanomateriais é avaliada utilizando um sistema de câmara que inclui um contador de partículas de condensação, contador de partículas óptico, e amostragem portas para recolher amostras de filtro para análise de microscopia eletrônica. O sistema de câmara proposto é testado usando um abrasor e do tipo de disco espécimes material nanocompósito para determinar se a liberação nanomaterial é repetível e consistente dentro de uma faixa aceitável.Os resultados do teste indicam que o número total de partículas em cada ensaio está dentro de 20% a partir da média depois de várias tentativas. As tendências de libertação são semelhantes e mostram muito boa repetibilidade. Portanto, o sistema de câmara proposto pode ser eficazmente usada para testes de libertação de produtos que contenham nanomaterial nanomateriais.

Teste de Abrasão Reprodutibilidade Utilizando Sistema de Câmara Os números de partículas totais eram consistentes durante 8 testes de abrasão, tal como mostrado na Tabela 3. O CPC medido uma média de 3,67 x 10 9 partículas, enquanto que o OPC contadas uma média de 1,98 x 10 9 partículas (&gt; 0,3 uM). Os desvios estavam dentro de 20%, o que representou uma libertação consistente de partículas durante a abrasão. Nanorelease de Nanocomposite Como mostrado na Figura 5, nanocompósitos contendo os nanotubos de carbono (nanotubos de carbono) 0% e 2% mostraram um círculo de 40 mm de distância do centro após a abrasão. Depois de abrasão, as amostras de ensaio originais perdeu cerca de 0,6 g (1,56%) (Tabela 4). O nanocompósito contendo nanotubos de carbono liberado 12,6% mais partículas than o composto de controlo, como mostrado na Tabela 5. Vários partículas micrométricas foram amostrados no filtro, enquanto que uma grelha TEM foi usada para provar as partículas em nano-escala. A maioria das partículas foram rasgados partículas devido à abrasão, e por FE-SEM (microscopia electrónica de varrimento de emissão de campo) não revelaram estruturas CNT livres do nanocompósito contendo 2% de nanotubos de carbono em amostras de filtro (Figura 6) ou amostras de mini partícula amostrador após abrasão ( A Figura 7). <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig1.jpg" /> Figura configuração câmara de teste 1. Nanorelease. Esta figura mostra a configuração do sistema de câmara de teste de abrasão, e as especificações de câmara são apresentados na Tabela 1. Para fornecer ar livre de partículas para a câmara, um filtro de carvão foi inserido na entrada de ar para influxo bainha de ar, enquanto um misturador, que consiste em três perforated placas, foi instalado na saída para atingir um fluxo de partículas uniformemente misturados. Para a circulação de ar na câmara, um medidor de fluxo de orifício e do ventilador foram instalados na extremidade da saída. Um contador de condensação de partículas (CPC) e contador de partículas óptico (OPC) foram instalados a jusante do misturador para medir a concentração do número de partículas e distribuição de tamanho de partículas. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig2.jpg" /> Figura 2. Colocação de neutralizador e abrasor. As partículas geradas pelo atrito de dois materiais diferentes serão altamente carregada. Assim, para reduzir as partículas carregadas, um neutralizador de (moles ionizador de raios-X) foi instalado. As especificações do neutralizador são apresentados no Suplemento 1. A neutralizaçãor (soft ionizador de raios-X) foi localizado a 28 cm de distância do centro do corpo de prova em um ângulo de 45 °. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig3.jpg" /> Figura 3. Configuração de entrada de ar adicional:. (A) vista frontal (b) vista de cima Para o ensaio de abrasão, o abrasor foi localizado no centro da câmara. Para proporcionar uma melhor suspensão para as partículas abrased liberados a partir da amostra de teste, um fluxo de ar adicional foi fornecido usando um 1/8 &quot;tubo localizado a 15 mm acima e 40 mm de distância do centro do corpo de prova. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma maior versão desta figura.</a> Figura 4. procedimento de teste de abrasão. Antes do experimento principal, foram preparados os instrumentos e amostras de teste. Os valores de fundo da câmara, tais como o teor de VOC, o ozono, e o pó, foram verificados, e, em seguida, o abrasor com a amostra de ensaio e neutralizante foram colocados na câmara. Para a realização do ensaio, uma verificação de zero foi realizada na fase de repouso, iniciar e parar a abrasão. A amostragem foi realizada durante todo o ensaio de abrasão. Depois de retirar a amostra de ensaio, a câmara foi preparado para o próximo teste da amostra. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig5.jpg" /> Figura 5. mudança típica de concentração em número de partículas durante o ensaio de abrasão. &lt;/ strong&gt; (a) neutralizador off; (B) no neutralizador. Esta figura mostra a alteração típica da concentração do número de partículas durante o ensaio de abrasão. Durante a abrasão, a concentração do número de partículas aumentou, enquanto que após a abrasão, a concentração do número de partículas diminuiu. (A) representa a condição neutralizador-off, e (b) é neutralizador-em condição. Na condição neutralizador-on, a concentração do número de partículas foi maior do que a condição de fora. Isso ocorre porque o neutralizador pode diminuir a perda de parede partícula por minimizar o estado carregado de partículas. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig6.jpg" /> Figura 6. nanocompósitos contendo 0% nanotubos de carbono e 2% nanotubos de carbono. </strong&gt; (A &amp; b) Sem adição de nanotubos de carbono; (C &amp; d) contendo nanotubos de carbono; (A &amp; c) antes de abrasão; (B &amp; d) após a abrasão. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig7.jpg" /> Figura 7. As partículas amostradas no meio filtrante. As partículas liberadas a partir do composto por abrasão foram amostrados no filtro e analisada por FE-SEM. A maioria das partículas foram arrancadas partículas devido à abrasão, e não foram observadas estruturas CNT livres. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Figura 8. As partículas amostradas na grade TEM. As partículas liberadas a partir do nanocompósito por abrasão foram amostrados no grid TEM e analisada por FE-SEM. A maioria das partículas foram arrancadas partículas devido à abrasão, e não foram observadas estruturas CNT livres. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> dimensões </td><td> 1000 milímetros x 1.000 mm x 1,000 milímetro (1 m 3), de aço inoxidável </td></tr><tr><td> Blower (com filtro HEPA) </td><td> 200 milímetros x 200 mm x 200 mm, 909 W </td></tr><tr><td> Sensor de pressão </td><td> Magnehelic, 0 ~ 100 mmH 2 O </td></tr><tr><td> Filtro (entrada da câmara) </td><td> 320 milímetros x 320 mm x 400 mm, filtro HEPA </td></tr><tr><td> Carvão (entrada da câmara) </td><td> Dia. 90 mm x 260 mm </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Especificações de câmara para ensaio de abrasão. HEPA, o ar de partículas de alta eficiência. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Câmara </td><td> Ventilação </td><td> 50 lpm </td></tr><tr><td rowspan="4"> Abrasor </td><td> amostra de teste </td><td> ⌀140 mm, 3 mm de espessura </td></tr><tr><td> rodas de abrasão </td><td> Lixa (100 grit) (novo) </td></tr><tr><td> Rotação </td><td> 72 rpm, 1.000 rotações </td></tr><tr><td> Taxa de fluxo de ar adicional (de suspensão de partículas) </td><td> 25 lpm </td></tr><tr><td> Neutralizador (ionizador de raios-X moles) </td><td> Localização </td><td> 45 graus, 28 cm (do centro da amostra de ensaio) </td></tr></tbody></table> Tabela 2. As condições de ensaio de abrasão. LPM, litro por minuto; rpm, rotações por minuto. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="5"> A. CPC (condensação contador de partículas) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td colspan="4"> Número total de partículas [# / cc] </td></tr><tr><td> Dados (x10 9) </td><td> Média ± DP (x10 9) </td><td> + 20% (x10 9) </td><td> -20% (X10 9) </td></tr><tr><td> Teste # 1 </td><td> 2.86 </td><td rowspan="8"> 3,67 ± 0,7 </td><td rowspan="8"> 4.40 </td><td rowspan="8"> 2,94 </td></tr><tr><td> Teste # 2 </td><td> 2,61 </td></tr><tr><td> Teste # 3 </td><td> 3.50 </td></tr><tr><td> Teste # 4 </td><td> 4.25 </td></tr><tr><td> Teste # 5 </td><td> 3,87 </td></tr><tr><td> Teste # 6 </td><td> 4.66 </td></tr><tr><td> Teste # 7 </td><td> 3,47 </td></tr><tr><td> Teste # 8 </td><td> 4.17 </td></tr><tr><td colspan="5"></td></tr><tr><td colspan="5"> B. OPC (Optical Particle Counter) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td colspan="4"> Número total de partículas [# / cc] </td></tr><tr><td> Dados (x10 9) </td><td> Média ± DP (x10 9) </td><td> + 20% (x10 9) </td><td> -20% (X10 9) </td></tr><tr><td> Teste # 1 </td><td> 1,56 </td><td rowspan="8"> 1,98 ± 0,28 </td><td rowspan="8"> 2,38 </td><td rowspan="8"> 1.58 </td></tr><tr><td> Teste # 2 </td><td>1,81 </td></tr><tr><td> Teste # 3 </td><td> 1,82 </td></tr><tr><td> Teste # 4 </td><td> 2.12 </td></tr><tr><td> Teste # 5 </td><td> 2.05 </td></tr><tr><td> Teste # 6 </td><td> 2,47 </td></tr><tr><td> Teste # 7 </td><td> 1,86 </td></tr><tr><td> Teste # 8 </td><td> 2.15 </td></tr></tbody></table> Tabela 3. Número total de partículas medido utilizando CPC e OPC em 8 testes de abrasão. Os dados são apresentados como média e desvio padrão de 8 testes. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td> Antes (g) </td><td> Depois de (g) </td><td> A perda de peso (g) = Antes - Depois </td><td> Perda de peso, % </td></tr><tr><td> CNT (0%) </td><td> 38,6074 </td><td> 38,0032 </td><td> 0,6042 </td><td> 1,56</td></tr><tr><td> CNT (2%) </td><td> 39,5159 </td><td> 38,9001 </td><td> 0,6158 </td><td> 1,56 </td></tr></tbody></table> Tabela 4. As alterações de peso para as amostras de nanocompósitos contendo nanotubos de carbono antes e após a abrasão. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> Número de partículas Total (# / cc) </td><td colspan="2"> Diferença (# / cc) = (número de partículas CNT 2%) - (número de partículas CNT 0%) </td></tr><tr><td></td><td> CPC (x 10 6) </td><td> OPC (x 10 6) </td><td> CPC (x 10 6) </td><td> OPC (5 x 10) </td></tr><tr><td> CNT (0%) </td><td> 8,74 </td><td> 8,37 </td><td rowspan="2"> 1,26 (12,6%) </td><td rowspan="2"> 1.6 (1,9%) </td></tr><tr><td> CNT (2%) </td><td> 10 </td><td> 8,53 </td></tr></tbody></table> Tabela 5. Número total de partículas liberado de nanocompósitos, após teste de abrasão.

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Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Ensaios de nanopartículas de lançamento a partir de um composto que contém Nanomaterial Usando um sistema de câmara

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

6.7K visualizações.  Hanyang University. Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

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Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

Caracterização dos Efeitos de recombinação em uma Câmara de ionização líquido usado para a dosimetria de um Acelerador Radiosurgical

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Engenharia

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

De luz visível redução induzida de óxido de grafeno Usando nanopartículas plasmonic

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Medição da Dispersão Não-linearidades de um Nanoparticle plasmonic Individual

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Ultrasonic Welding de cupons termoplástica composta de Mecânica Caracterização de Juntas Soldadas através Individual Sobreposição Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

Avançado Análise da composição dos compósitos de nanopartículas de polímero através da tecnologia Direct Fluorescência de imagem

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring minimal amounts of test materials (min. 200 mg), for studying powder aerosolization behavior and aerosol properties. The aerosolization procedure follows the concept of the fluidized-bed process, but occurs in the modified volume of a V-shaped aerosol generator. The airborne particle number concentration is adjustable by controlling the air flow rate. The system supplied stable aerosol generation rates and particle size distributions over long periods (0.5-2 hr and possibly longer), which are important, for example, to study aerosol behavior, but also for toxicological studies. Strict adherence to the operating procedures during the aerosolization experiments ensures the generation of reproducible test results. The critical steps in the standard protocol are the preparation of the material and setup, and the aerosolization operations themselves. The system can be used for experiments requiring stable aerosol concentrations and may also be an alternative method for testing dustiness. The controlled aerosolization made possible with this setup occurs using energy inputs (may be characterized by aerosolization air velocity) that are within the ranges commonly found in occupational environments where nanomaterial powders are handled. This setup and its operating protocol are thus helpful for human exposure and risk assessment.

We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg).

Um sistema para criar aerossóis de nanopartículas estáveis ​​de Nano pó

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Localização de Defeitos Subsuperficiais por Aquecimento Estruturado usando a Termografia Fototérmica Projetada a Laser

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Implementação experimental de um novo método de fabricação de compósitos: expondo desencapadas fibras na superfície composta pelo método suave camada

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, using 3D-printing. As these types of devices are sensitive to moisture and oxygen, such a chamber can aid researchers in characterizing the electronic and stability properties. The chamber is intended to be used as a temporary, reusable, and stable environment with controlled properties (including humidity, gas introduction, and temperature). It can be used to protect air-sensitive materials or to expose them to contaminants in a controlled way for degradation studies. To characterize the properties of the chamber, we outline a simple procedure to determine the water vapor transmission rate (WVTR) using relative humidity as measured by a standard humidity sensor. This standard operating procedure, using a 50% infill density of polylactic acid (PLA), results in a chamber that can be used for weeks without any significant loss of device properties. The versatility and ease of use of the chamber allows it to be adapted to any characterization condition that requires a compact-controlled atmosphere.

Here, we present a protocol for the design, manufacture, and use of a simple, versatile 3D-printed and controlled atmospheric chamber for the optical and electrical characterization of air-sensitive organic optoelectronic devices.

Uma câmara 3D-impresso para orgânicos dispositivo optoeletrônico testes de degradação

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...