Om filmen "The Graduate" från 1967 gjordes om idag, McGuires berömda råd till unga Benjamin Braddock skulle förmodligen uppdateras till "Plast ... med nanopartiklar." Dessa dagar, det mekaniska, elektriska egenskaper och hållbarhetsegenskaper hos polymerer - materialklassen som innehåller plast - förbättras ofta genom att lägga till miniatyrpartiklar (mindre än 100 nanometer eller miljardelar av en meter) gjorda av element som kisel eller silver. Men kan dessa nanopartiklar släppas ut i miljön efter att polymererna utsatts för år med sol och vatten - och i så fall, vad kan de hälso- och ekologiska konsekvenserna vara?

I en nyligen publicerad tidning, forskare från National Institute of Standards and Technology (NIST) beskriver hur de utsatte en kommersiell nanopartikelinfunderad beläggning för NIST-utvecklade metoder för att påskynda effekterna av vittring från ultraviolett (UV) strålning och simulerade tvättar av regnvatten. Deras resultat indikerar att fuktighet och exponeringstid är bidragande faktorer för frisättning av nanopartiklar, resultat som kan vara användbara vid utformning av framtida studier för att fastställa potentiella effekter.

I deras senaste experiment, forskarna exponerade flera prover av en kommersiellt tillgänglig polyuretanbeläggning innehållande kiseldioxid-nanopartiklar för intensiv UV-strålning i 100 dagar inuti NIST SPHERE (Simulated Photodegradation via High-Energy Radiant Exposure), en ihålig, Svart aluminiumkammare med en diameter på 2 meter (7 fot) fodrad med mycket UV-reflekterande material som har en avslappnad likhet med Death Star i filmen "Star Wars". För denna studie, en dag i SPHERE motsvarade 10 till 15 dagar utomhus. Alla prover vittrade vid en konstant temperatur på 50 grader Celsius (122 grader Fahrenheit) med en grupp gjord under extremt torra förhållanden (cirka 0 procent luftfuktighet) och den andra i fuktiga förhållanden (75 procent luftfuktighet).

För att avgöra om några nanopartiklar släpptes från polymerbeläggningen under UV -exponering, forskarna använde en teknik som de skapade och kallade "NIST -simulerat regn". Filtrerat vatten omvandlades till små droppar, sprutas under tryck på de enskilda proverna, och sedan samlades avrinningen - med eventuella lösa nanopartiklar - i en flaska. Denna procedur utfördes i början av UV -exponeringen, varannan vecka under vittringskörningen och i slutet. Alla avrinningsvätskor analyserades sedan av NIST -kemister för närvaron av kisel och i vilka mängder. Dessutom, de vittrade beläggningarna undersöktes med atomkraftmikroskopi (AFM) och skanningelektronmikroskopi (SEM) för att avslöja ytförändringar till följd av UV -exponering.

Both sets of coating samples—those weathered in very low humidity and the others in very humid conditions—degraded but released only small amounts of nanoparticles. The researchers found that more silicon was recovered from the samples weathered in humid conditions and that nanoparticle release increased as the UV exposure time increased. Microscopic examination showed that deformations in the coating surface became more numerous with longer exposure time, and that nanoparticles left behind after the coating degraded often bound together in clusters.

"These data, and the data from future experiments of this type, are valuable for developing computer models to predict the long-term release of nanoparticles from commercial coatings used outdoors, and in turn, help manufacturers, regulatory officials and others assess any health and environmental impacts from them, " said NIST research chemist Deborah Jacobs, lead author on the study published in the Journal of Coatings Technology and Research .