• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Materiał, który zatrzyma nawet nanocząsteczki

    10.03.2010. 13:47
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Nowe materiały polimerowe i węglowe, które ochronią człowieka przed nanocząsteczkami o szkodliwych właściwościach oraz specyficznymi parami i gazami, opracowują naukowcy z Centralnego Instytutu Ochrony Pracy-Państwowego Instytutu Badawczego (CIOP-PIB). W odróżnieniu od dotychczas stosowanych materiałów filtrująco-pochłaniających będą zatrzymywały nie tylko parę i gaz, ale nawet najmniejsze cząsteczki o wielkości od 1 do 100 nanometrów (1 nanometr to jedna milionowa milimetra).

    Na realizację projektu "Innowacyjne materiały polimerowe i węglowe chroniące przed nanocząsteczkami, parami i gazami" naukowcy otrzymali ponad 6,5 mln złotych ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Fundusze przyznano w ramach konkursu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

    Jak powiedziała PAP kierująca badaniami dr inż. Agnieszka Brochocka z łódzkiego Zakładu Ochron Osobistych CIOP-PIB, naukowcy pracują nad materiałami włókninowymi na bazie polimerów: polipropylenu i poliwęglanu. Drugim materiałem stworzonym przez naukowców będą tzw. węgle aktywne, które stanowią materiał bazowy przy konstrukcji pochłaniaczy.

    Włókninowe materiały polimerowe będą stanowiły bazowy materiał w konstrukcji np. półmasek filtrujących i filtrów. Takie półmaski są zbudowane z kilku warstw materiałów otrzymywanych różnymi technikami, które łączy się ze sobą np. poprzez zgrzewanie ultradźwiękami. "Warstwy te nie są ze sobą zszywane, ponieważ w ten sposób mogą powstać otwory, które umożliwiłyby drobniutkim cząsteczkom przeniknięcie do układu oddechowego człowieka" - wyjaśnia dr inż. Brochocka.

    "Pochłaniacze chronią człowieka przed parami i gazami, natomiast materiały filtrujące przed aerozolami: pyłem, dymem i mgłą. W zależności od budowy morfologicznej materiałów filtrujących, zatrzymują one najpierw grube cząstki, a później coraz mniejsze. Nowe materiały będą chroniły przede wszystkim przed nanocząsteczkami" - dodaje.

    Jej zdaniem, mimo że przemysł kładzie coraz większy nacisk na nanotechnologie, to do tej pory nie było wystarczającej ochrony przed nanocząsteczkami, a większość materiałów ochronnych zabezpieczała jedynie przed aerozolami.

    "My opracowujemy materiały polimerowe, które będą stanowiły efektywną barierę wobec aerozoli zawierających nanocząsteczki zanieczyszczające powietrze w takich sektorach jak: przemysł chemiczny (nanoczasteczki srebra, miedzi, dwutlenku tytanu) farmaceutyczny, przemysł spożywczy, elektroniczny (nanorurki węglowe) oraz przemysł metalurgiczny (pyły manometryczne, dymy spawalnicze, pyły powstające na skutek precyzyjnego ciecia manometryczne szlifowania)" - podkreśla naukowiec.

    Modyfikowane materiały węglowe będzie można wykorzystywać do oczyszczania powietrza z tlenku etylenu, alkoholu etylowego lub formaldehydu, które są zagrożeniem np. dla osób pracujących w środowisku medycznym (szpitale, laboratoria analityczne i diagnostyczne, zakłady opieki zdrowotnej).

    Zastosowanie zmodyfikowanych sorbentów węglowych w produkcji pochłaniającego sprzętu ochrony układu oddechowego przyczyni się do poprawy bezpieczeństwa pracy użytkowników: operatorów wtryskarek, obsługujących zbiorniki substancji chemicznych, a także personelu laboratoriów chemicznych i szpitali narażonych na oddziaływanie specyficznych par i gazów substancji organicznych. Jednak te występują również m.in. w przemyśle chemicznym, rolniczym, spożywczym. Osoby, które pracują w tych gałęziach przemysłu również mogłyby skorzystać z nowatorskich materiałów.

    "Materiały polimerowe stosowane w sprzęcie filtrującym będą otrzymywane techniką +pneumotermicznego formowania runa+. W praktyce oznacza to rozdmuchiwanie polimeru gorącym powietrzem" - opisuje dr inż. Brochocka. Do włókien będą dodawane specjalne modyfikatory, których zadaniem będzie zagęszczenie struktury uzyskanej włókniny. Jednocześnie wprowadzenie ich spowoduje zwiększenie ładunku elektrostatycznego w materiale, co z kolei powoduje zwiększenie skuteczności filtracji aerozoli, w tym nanoaerozoli, poprzez wzmocnienie efektu aktywacji elektrostatycznej.

    Jak tłumaczy rozmówczyni PAP, cząsteczki, które znajdują się w powietrzu mają również swój ładunek elektrostatyczny. "Kiedy oddychamy przez filtr, to wciągamy je do wnętrza materiału, a umieszczony na włóknach ładunek dodatkowo je przyciąga" - mówi.

    "Standardowe materiały, których używa się w tego typu ochronach, również są ładowane elektrostatycznie. Jednak ładunek, który gromadzi się na tych włókienkach jest nietrwały, a chodzi o to, by zatrzymywał cząsteczki z zanieczyszczonego nimi powietrza. Wprowadzając modyfikatory chcemy wzmocnić ładunek elektrostatyczny" - wyjaśnia. "Chodzi o to, by struktura materiału - oglądana pod mikroskopem - miała postać jodełki, gęstych rozgałęzień. Na każdej gałązce powinno znajdować się dużo cząstek naładowanych, które silniej przyciągną nanocząsteczki" - dodaje.

    Jak zapewniła dr inż. Brochocka, dodatkową zaletą opracowywanych materiałów jest to, że umożliwią one wydłużenie czasu użytkowania sprzętu chroniącego układ oddechowy. "Do tej pory badania przenikania cząstek przez materiał przeprowadzano w 3 minuty. My badamy dany materiał np. przez godzinę, a potem znów po 24 godzinach" - wyjaśnia.

    Projekt rozpoczął się w maju 2009 r. i potrwa do czerwca 2013 roku. Dr inż. Brochocka jest spokojna o zainteresowanie przemysłu opracowywaną technologią, m.in. dlatego, że obecni na rynku producenci materiałów filtrujących mają trudności związane z wprowadzaniem ładunków elektrostatycznych w strugę polimeru podczas ich wytwarzania.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    SSC - grupa materiałów wybuchowych inicjujących/miotających, dzieląca się na: SSC, SSCR, SACSR, SASR, SAR - gdzie każda pojedyncza litera oznacza jeden składnik materiału. Właściwości materiałowe – cecha każdego materiału zdefiniowanego jako kompozycja chemiczna w określonych warunkach fizycznych. Zależnie od warunków fizycznych, wartości właściwości materiałowych dla pojedynczego materiału mogą być różne. Nie są to więc właściwości materiału takie, jak np. skład chemiczny. Materiały funkcjonalne – materiały zmieniające kształt i właściwości fizyczne pod działaniem pól zewnętrznych:

    Materiał rodny jest terminem używanym w odniesieniu do nuklidów które generalnie nie podlegają wymuszonemu rozszczepieniu (nie są rozszczepialne przez neutrony termiczne) ale z których materiał rozszczepialny jest generowany przez absorpcję neutronów i kolejne po niej przemiany jądrowe. Materiały rodne które występują naturalnie i mogą zostać przekształcone w materiał rozszczepialny przez promieniowanie neutronowe w reaktorze jądrowym obejmują: Ścieranie (zużycie ścierne) - niszczenie wierzchniej warstwy współpracujących, poruszających się względem siebie części. Ubytek materiału jest spowodowany oddzielaniem cząstek materiału na skutek rysowania, mikroskrawania lub bruzdowania. (Mikroskrawanie to odrywanie nierówności, ubytek. Rysowanie to nieciągłości, pękanie wgłębne. Bruzdowanie to przemieszczenia materiału.)

    Szereg tryboelektryczny – zestawienie materiałów pod względem biegunowości i wielkości ładunku wytwarzanego podczas zetknięcia i rozdzielania dwóch materiałów. Pozwala zauważyć, które materiały wykazują większą skłonność do elektryzowania się ładunkiem dodatnim, które zaś ujemnym. Jest to istotne np. z punktu widzenia kompatybilności elektromagnetycznej – pozwala dobrać materiały wykorzystane w konstrukcji tak, aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia wyładowania elektrostatycznego (ESD). Materiałoznawstwo maszynowe – dziedzina materiałoznawstwa zajmująca się materiałami używanymi do budowy konstrukcji, urządzeń, maszyn i instalacji mechanicznych, energetycznych i elektrycznych.

    Włókno – podstawowa jednostka struktury wielu materiałów, która charakteryzuje się znaczną długością i niewielkim przekrojem. Zwykle przyjmuje się, że włóknem jest struktura, której długość jest minimum 100 razy większa od jej przekroju. Włókna występują zarówno w materiałach naturalnych jak i produkowanych przez człowieka. Niektóre materiały są wykonane prawie wyłącznie z włókien, podczas gdy w innych włókna stanowią tylko jeden z elementów wzmacniających ich strukturę. Ładunek materiału wybuchowego - określona ilość materiału wybuchowego przygotowanego do wysadzenia. W zależności od kształtu rozróżnia się ładunki:

    Wodorowe zużycie metalu – zjawisko łuszczenia się współpracujących powierzchni metali na skutek wnikania w wysokiej temperaturze wodoru w strukturę tych powierzchni. Prowadzi to do nieodwracalnych zmian, które zdecydowanie przyśpieszają proces niszczenia metali. Efektem jest zniszczenie warstwy wierzchniej oraz tzw. zmęczenie materiału.

    Materiał pirotechniczny – rodzaj materiału wybuchowego, będący zwykle mieszaniną związków chemicznych służących do wytwarzania pirotechnicznych efektów: cieplnych, świetlnych, dźwiękowych, dymu lub kombinacji tych efektów; w wyniku bezdetonacyjnej, samopodtrzymującej się reakcji chemicznej. Materiałami pirotechnicznymi nazywane są także wyroby wypełnione takimi substancjami.

    Normatyw Materiałowy - dokument określający ilość i rodzaj materiału (elementu, części, zespołu itp.), przydzielanego dla konkretnych działów zakładu produkcyjnego. Wzmacniacz fotograficzny – materiał chemiczny służący do podniesienia kontrastu z wywołanego już materiału fotograficznego w procesie fotografii tradycyjnej. Wzmaczniacza używa się tylko w przypadkach kiedy proces wywołania materiału lub czas jego naświetlenia był za krótki. Najczęściej wzmacniacz fotograficzny jest używany wobec materiałów negatywowych.

    Alcantara – materiał używany w produkcji tapicerki meblowej, jachtowej, samolotowej oraz samochodowej. Wykonana z ultramikrowłókien. Charakteryzuje się miękkością, wytrzymałością i łatwością czyszczenia. Gospodarka materiałowa (ang. Materials management) – całokształt zjawisk i procesów związanych z gospodarowaniem materiałami na wszystkich szczeblach zarządzania. Do gospodarki materiałowej zalicza się procesy pozyskania, zapotrzebowania i wykorzystania materiałów we wszystkich fazach procesu gospodarczego oraz ich przemieszczania (dostawy).

    Dodano: 10.03.2010. 13:47  


    Najnowsze