گروه ترجمه و تولید محتوا بسپار / ایران پلیمر پوشش‌ها در درجه اول برای محافظت از ساختمان‌ها، ماشین آلات، وسایل نقلیه و اشیاء روزمره در نظر گرفته شده اند. پوشش‌ها روی فلز، چوب و سایر سطوح اعمال شده و طول عمر ساختمان‌ها، تجهیزات و اشیاء روزمره را افزایش می‌دهند. پوشش‌ها در حفاظت از منابع نقش بسزایی دارند.
سامانه‌های حاوی نانوذرات ممکن است آلودگی محیط زیست را بیشتر کاهش دهند. نانوذرات لایه‌های پوششی نازک‌تری ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، کاربران لاک بر پایه نانو فقط به 1/0 مقدار لاک معمولی نیاز دارند. و این باعث صرفه جویی در مواد اولیه می‌شود. بنابراین، روند طراحی محصولات سبک‌تر می‌تواند مزایای زیست محیطی را در مرحله استفاده، به ویژه در بخش حمل و نقل به همراه آورد. اثرات مثبت قوی نه تنها در صنعت خودرو بلکه در صنایع هوایی و ریلی نیز پیش‌بینی می‌شود. یکی دیگر از مزایای بالقوه زیست محیطی می‌تواند به حداقل رساندن یا جایگزینی حلال‌ها و ترکیبات سمی مورد استفاده در پوشرنگ‌ها و لاک‌ها (به عنوان مثال ترکیبات کروم) باشد.
سطوح خود تمیزشونده یا آسان تمیزشونده نیاز به تمیز کردن را کاهش می‌دهند. این سطوح مصرف انرژی و مواد تمیز کننده را کاهش داده و طول عمر اشیاء را افزایش می‌دهند. برخي از پوشش‌هایی که پخت آن‌ها با اشعه فرابنفش انجام می‌شود، بر پایه چسب معدنی-آلی هستند. آن‌ها می‌توانند در طی چند ثانیه تحت نور فرابنفش خشک شوند، بنابراین ورودی انرژی را در طی فرآیند پخت کاهش می‌دهند. همچنین، این پوشش‌ها به طور معمول فاقد یا حاوی حلال‌های کمتری هستند.
به طور کلی، مزایای زیست محیطی متعددی از پوشش‌های حاوی نانومواد انتظار می‌رود. اما، در حال حاضر هیچ داده‌ی کمی قابل اعتمادی در مورد پتانسیل واقعی مزایای زیست محیطی در دسترس نیست. توضیحات مربوط به مزایای زیست محیطی نانوذرات معمولا شامل هیچ تجزیه و تحلیل یا ارزیابی مواد اولیه و صرفه جویی در مصرف انرژی نمی‌باشد.
اثرات زیست محیطی
خطرات زیست محیطی ناشی از پوشش‌های حاوی نانومواد در حال حاضر کوچک در نظر گرفته می‌شود زیرا انتشار نانومواد جدا شده بسیار محدود است. تاکنون هیچ نشانه‌ای مبنی بر اینکه پوشش‌های نانو ممکن است خطری برای محیط زیست ایجاد کنند مشاهده نشده است. با این حال، نمی‌توان این امر را مستثنی کرد که نانومواد موجود در پوشش‌ها می‌توانند، به عنوان مثال با گذر زمان، منتشر شوند. مطالعات آزمایشگاهی با استفاده از تابش خورشیدی شبیه سازی شده نشان داده است که اکسید تیتانیوم فعال از نظر کاتالیزوری به دلیل تولید رادیکال‌های اکسیژن آزاد اثر سمی بر موجودات آبزی دارد. نانونقره، یکی دیگر از نانومواد مورد استفاده در پوشش‌ها است که در درجه‌ی اول برای اثر ضد باکتریایی استفاده می‌شود. رشد میکروارگانیسم‌ها به دلیل انتشار یون‌های نقره مهار می‌شود. نقره‌ی کلوئیدی اثر سمی بر موجودات آبزی داشته و به عنوان ماده بسیار خطرناک برای آب طبقه بندی می‌شود (کلاس خطر 3). مطالعات بی‌شماری اثرات سمی نانونقره را نشان داده است. علاوه بر این، اثرات بر ارگانیسم‌های خاک نیز شناسایی شده است. نتایج این مطالعات نشان داده است که اثر سمی نانونقره عمدتا توسط یون‌های نقره آزاد شده ایجاد می‌شود. با این حال، انتشار یون‌های نقره به پایداری، شکل و پوشش نانونقره و همچنین به شرایط محیطی بستگی دارد. همچنین، مطالعاتی وجود دارد که نشان دهنده‌ی تأثیر خود نانوذرات است. این امر باید هنگام بررسی اثرات طولانی مدت احتمالی مورد توجه قرار گیرد. همچنین داده‌های سم‌شناسی برای سایر نانومواد که ممکن است در پوشش‌ها موجود باشد، به عنوان مثال، اکسید روی نانو، اکسید آهن و کربن سیاه در دسترس است. با این حال، اطلاعات کافی در مورد عوارض جانبی احتمالی برای نتیجه گیری نهایی، به ویژه در طولانی مدت وجود ندارد.
هیچ اطلاعاتی در مورد غلظت نانومواد مورد استفاده در پوشش‌ها در محیط زیست در دسترس نیست. با این وجود، محصولات تازه توسعه یافته حاوی نانومواد باید به گونه‌ای طراحی شوند که در کل چرخه زندگی آن‌ها از انتشار نانومواد به محیط تا حد ممکن جلوگیری شود.
اثرات سلامتی
با توجه به دانش فعلی، استفاده از محصولاتی که با پوشش‌های حاوی نانومواد پوشش داده شده‌اند، خطر سلامتی قابل اندازه گیری برای مصرف کننده ایجاد نمی‌کند. خطرات بالقوه سلامتی عمدتا ناشی از استنشاق گرد و غبار ایجاد شده در طول ساخت و پردازش نانومواد، یا هنگام آسیاب، برشکاری یا حفاری نانوپوشش‌ها است. اگر رنگ آمیزی با اسپری به درستی انجام نشود، ممکن است سلامت کاربر را به خطر بیندازد. اسپری‌های آئروسل، ذرات معلق در هوا (قطرات مایع بسیار ریز) تولید می‌کنند که اندازه آن‌ها از چند ده نانومتر تا حدود 100 میکرومتر است. قطرات کمتر از 10 میکرومتر می‌توانند به عمق ریه‌ها نفوذ کنند و به آلوئول‌های ریوی نیز برسند. استنشاق مواد فعال سطحی از اسپری‌های اشباع کننده ممکن است منجر به فروپاشی آلوئول شود. بنابراین، صرف نظر از اینکه این محصولات حاوی مواد فعال سطحی معمولی هستند یا توسط سازندگان آن‌ها به عنوان محصولات فناوری نانو برچسب گذاری شده‌اند، همیشه باید از استنشاق غبار اسپری چنین محصولاتی اجتناب کرد. دستورالعمل استفاده ایمن از آن‌ها باید به دقت دنبال شود. تحت هیچ شرایطی نباید در مکان‌های سربسته استفاده شوند.
مطالعات کمی (اکسید تیتانیوم و کربن سیاه) در مورد سمیت مزمن استنشاقی نانومواد مصنوعی موجود است. این مطالعات اثرات واضحی مانند واکنش‌های التهابی و تومورها را در موش‌ها نشان داده‌اند. با این حال، بحث در خصوص این که آیا اثرات ژنوتوکسیک اولیه یا عواقب ناشی از بارگذاری بیش از حد و التهاب باعث سرطان زایی برخی از نانومواد می‌شود، وجود دارد. همچنین مشخص نیست که آیا می‌توان اثرات نامطلوبی را در محدوده دوز پایین که به محیط زیست مرتبط است انتظار داشت یا خیر. بنابراین، وزارت فدرال محیط‌زیست (BMUB) و شرکت BASF به عنوان شریک صنعتی، یک پروژه با موضوع استنشاق مزمن را روی موش‌ها آغاز کرده‌اند. در طول پروژه، اثر غلظت‌های مختلف دی اکسید سریم در مقیاس نانو مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. این پروژه برای چهار سال برنامه ریزی شده است. این پروژه از دستورالعمل‌های آزمایشی سازمان همکاری اقتصادی و توسعه (OECD) پیروی می‌کند. آژانس فدرال محیط زیست (UBA)، موسسه فدرال برای ارزیابی ریسک (BfR) و موسسه فدرال ایمنی و بهداشت شغلی (BAuA)، به عنوان مقامات فنی مستقل، نتایج این مطالعه را بررسی و ارزیابی خواهند کرد.
قرار گرفتن در معرض نانومواد همچنین ممکن است از طریق جذب پوستی در طول تولید و استفاده از لاک‌ها و پوشرنگ‌های حاوی نانومواد یا در طی تخریب مواد زمینه رخ دهد. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که پوست سالم سد خوبی در برابر نانوذرات اکسید تیتانیوم و اکسید روی مورد استفاده در ضدآفتاب است. این نانوذرات در بالاترین لایه‌های لایه‌ی شاخی (استراتوم کورنِئوم) باقی مانده و یا به سطح پوست انتقال داده می‌شوند. با این حال، نشانه‌هایی وجود دارد که انواع دیگر نانوذرات می‌توانند به لایه‌های عمیق‌تر پوست وارد شوند: به عنوان مثال، نانوذرات طلا (قطر 5 نانومتر) به لایه‌ی شاخی پوست سالم موش و نقاط کوانتومی (قطر 5/4 تا 12 نانومتر) به داخل پوست خوک نفوذ کردند. در حال حاضر هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که نانوذرات کوچک می-توانند به عنوان ذرات آزاد از لاک‌ها یا پوشرنگ‌ها آزاد شوند.
هنوز مشخص نیست که در پوشش‌های حاوی نانونقره آیا کاربرد کنترل نشده، در مقیاس بزرگ و با دوز پایین نقره می‌تواند منجر به افزایش انتخاب میکروارگانیسم های مقاوم به نقره شود یا خیر.
مترجم: مهندس لاله کاغذچی، دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشگاه تهران
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 241 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان آبان ماه 1401 منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
