Sind diese Alltagsgegenstände, die angeblich „Nanomaterialien“ enthalten, bloße Geldverschwendung?

Mit der Entwicklung der Nanotechnologie und der Nanomaterialien wurden nach und nach Nanomaterialien als Zusatzstoffe in verschiedene Funktionsmaterialien integriert, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, beispielsweise entzündungshemmende und antibakterielle Eigenschaften, Anti-Aging-Eigenschaften und Eigenschaften der Katalyse .

Beispielsweise kann die Zugabe einer bestimmten Menge Nanosilica zu Gummi die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Gummis verbessern, seine Verschleißfestigkeit, Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Härte erhöhen und eine verstärkende Wirkung haben [1]. Durch die Zugabe einer kleinen Menge geschichteter Hydrotalcit-Nanomaterialien zu Kunststoffen und Gummi können deren Flammhemmung, Beständigkeit gegen UV-Oxidation und andere Eigenschaften verbessert werden [2,3].

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Heutzutage wird bei immer mehr Alltagsprodukten darauf hingewiesen, dass sie fortschrittliche Nanomaterialien verwenden, um die Leistung des Produkts zu verbessern oder sogar beispiellose neue Funktionen zu entwickeln. Sind diese Produkte mit Nanomaterialien also wirklich das, was sie versprechen? Sind Nanomaterialien wirklich so magisch?

Lassen Sie uns heute über Nanomaterialien sprechen.

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Was ist Nano?

Zunächst einmal: Was ist Nano? Tatsächlich ist es eine Längeneinheit . 1 Nanometer (nm) entspricht einem Milliardstel eines Meters, was ungefähr der Länge von 10 aneinandergereihten Wasserstoffatomen entspricht. Es wird allgemein angenommen, dass Materialien mit einer Abmessung von weniger als 100 nm im dreidimensionalen Raum als Nanomaterialien bezeichnet werden können. Unter dem Begriff Nanotechnologie werden die Verfahren und Methoden zur Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von Nanomaterialien zusammengefasst .

Seit der Mensch in den 1980er Jahren erstmals die Nanowelt mithilfe von Rastertunnelmikroskopen entdeckte, haben sich Nanotechnologie und Nanomaterialien in den darauffolgenden Jahrzehnten rasant weiterentwickelt und in zahlreichen Bereichen ihre Spuren hinterlassen.

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Wenn die Materialgröße den Nanobereich erreicht, weist es normalerweise Eigenschaften auf, die Massenmaterialien nicht haben . Dies liegt vor allem daran, dass die Oberflächenatome von Nanomaterialien sehr aktiv sind und eine relativ hohe Reaktionsaktivität aufweisen. Darüber hinaus verleiht ihnen die Existenz von Quantengrößeneffekten besondere physikalische und chemische Eigenschaften, darunter optische Eigenschaften, Leitfähigkeit, katalytische Aktivität und antibakterielle Eigenschaften.

Nehmen wir beispielsweise Gold, ein gewöhnliches Massenmaterial, das ein goldener Feststoff mit guter Leitfähigkeit und Duktilität ist. Wenn es zu einem Nanomaterial wird, kann es in einem Lösungsmittel stabil dispergiert werden, um ein Sol zu bilden, und es kann je nach Größe und Form des Gold-Nanomaterials unterschiedliche Farben aufweisen[4].

Darunter sind Goldnanomaterialien, die Infrarot- oder Nahinfrarotlicht absorbieren und auch für die photothermische Krebstherapie eingesetzt werden können . Als Kohlenstoffmaterialien mit guter Biokompatibilität wird ihre elektrische und thermische Leitfähigkeit deutlich verbessert, wenn sie von herkömmlichen Kohlenstoffmaterialien in einschichtiges Graphen umgewandelt werden.

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Nanoprodukte im täglichen Leben

Können also die mit Nanomaterialien versetzten Produkte, die wir im Alltag sehen, auch solch magische Wirkungen haben? Ist der Gehalt an Nanomaterialien im Produkt hoch? Tatsächlich liegt die Wurzel der besonderen Eigenschaften von Nanomaterialien in ihrer Größe im Nanomaßstab .

Aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche und ihrer aktiven Eigenschaften lassen sich Nanomaterialien jedoch nicht leicht stabil dispergieren. Daher neigen sie bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen zur Agglomeration und verlieren ihre ursprünglichen Eigenschaften. Es ist ziemlich schwierig, Produkte herzustellen, die die Eigenschaften von Nanomaterialien vollständig behalten.

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Gleichzeitig sind die Herstellungskosten von Nanomaterialien hoch und es ist schwierig, funktionale Produkte vollständig unter Verwendung von Nanomaterialien herzustellen. Beispielsweise hat Graphenunterwäsche mehrere Funktionen wie Sterilisation und Schweißabsorption . Obwohl Graphen ebenfalls ein Kohlenstoffmaterial ist, sind an seinen Herstellungsprozess hohe Anforderungen zu stellen und eine Massenproduktion ist schwierig. Jedes Gramm Graphenprodukt ist etwa 1.000 Yuan wert. Die Herstellung einer Unterhose vollständig aus Graphen würde vorsichtig geschätzt mehrere zehntausend Yuan kosten.

Aber die Produkte, die wir kaufen, kosten nur ein paar Hundert oder sogar Dutzende Yuan, was bedeutet, dass der Gehalt an Nanomaterialien in den Produkten definitiv nicht sehr hoch ist. Neben der oben erwähnten übertriebenen Propaganda gibt es auch solche, die „aus der Luft gegriffen“ sind.

So wird beispielsweise in der Werbung für den Nanoanzug behauptet, er könne „Yin und Yang ausgleichen, Meridiane freimachen und eine rundum gesundheitsfördernde Wirkung auf den Körper haben“: Indem das Nanogewebe dicht an die menschliche Haut gebracht wird, kann es mithilfe einer extrem starken katalytischen Zersetzung die Abfallstoffe an den Wänden der Blutgefäße zersetzen und durch einen neuen Stoffwechsel aus dem Körper ausscheiden. Solche Produkte sind offensichtlich fiktiv und übertreiben in ihren Funktionen. Auch wenn Nanomaterialien eine gewisse Wirksamkeit aufweisen, können sie bestehende medizinische Methoden nicht ersetzen .

Trotz der übertriebenen Werbung für diese Alltagsprodukte spielen Nanotechnologie und Nanomaterialien im Militär, in der Wissenschaft und Technologie und in anderen Bereichen eine immer wichtigere Rolle.

Beispielsweise ist das superhydrophobe Material, das auf der Grundlage der bionischen Struktur der Lotusblattoberfläche entwickelt wurde, wasserdicht, öl- und staubdicht und von großer Bedeutung für die Reinigung von Präzisionsgeräten und Oberflächen. Was die alltäglichen Bedarfsgegenstände angeht, auf denen das Wort „Nano“ steht, besteht kein Grund, sie übermäßig zu verehren. Behandeln Sie sie einfach wie normale Gebrauchsgegenstände .

Wir hoffen, dass wir die Nanotechnologie in Zukunft weiterentwickeln und Nanomaterialien tatsächlich in alltäglichen Bedarfsgegenständen einsetzen können, um das Benutzererlebnis zu verbessern.

Autor: Yuan Zhiqin, Außerordentlicher Professor, Universität für Chemische Technologie Peking

Rezension | Xiong Bin, außerordentlicher Professor, Fakultät für Chemie und Chemieingenieurwesen, Hunan-Universität

Quellen:

[1] Wu Fan, Wu Xinmin, Song Yonghai, Wang Song, Huai Le, Song Qiusheng. Herstellung und Eigenschaften von mit Silica-Hybriden modifiziertem chloriertem Polyethylenkautschuk[J]. Synthetische Kautschukindustrie, 2017, 40(04), 267-270.

[2] Liu Yilin, Han Deman, Wang Pengfei, Bao Jianshe, Huang Guobo, Xiang Junwei. Herstellung von intumeszierendem, flammhemmend funktionalisiertem Hydrotalcit und Forschung zu flammhemmend modifiziertem EPDM-Schaummaterial[J]. Spezialkautschukprodukte, 2016, 37(03), 1-6.

[3] Cao Jiangyong, Liu Zhiguo, Wan Jijun, Wang Shudong, Liu Jinpeng. Einfluss des säureabsorbierenden Hydrotalcits auf die Eigenschaften von Chloroprenkautschuk [J]. Gummiindustrie, 2022, 69(05), 352-356.

[4] Zhou, H., Yang, H., Wang, G., Gao, A., und Yuan, Z. (2019). Jüngste Fortschritte bei plasmonischen Goldnanopartikeln in der optischen Sensorik und Therapie. Aktuelles Pharmazeutisches Design, 2019, 25(46), 4861-4876.

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