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科学家评估复合材料用石墨烯在报废时对环境和人体的影响
出处:公众号【碳纤维及其复合材料技术】  录入日期:2022-06-21  点击数:52

  石墨烯相关材料(Graphene-related materials,GRM)通常会用于聚合物的增强。在重量比例仅为5%的低浓度下,GRM可显著增强复合材料的强度、导电性和热传输性能,并适用于多种应用领域。
  然而,作为一种相对较新的材料,石墨烯和GRM的某些不利特性仍然需要进行仔细评估,以便在商业化之前确定潜在的负面影响。

 

  在国外开展的一项最新研究中,由欧盟石墨烯旗舰项目资助的一个大型跨学科科学家团队制备了聚酰胺6(PA6,也称为尼龙6)基复合材料,聚酰胺6是一种热塑性聚合物,可应用于汽车和体育设备等领域。在该复合材料中含有2.5%的还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO),这是一种可增强聚合物的石墨烯材料。然后,他们模拟了该材料进一步加工或寿命终止时,对这种材料进行研磨,制造出平均直径为1.9μm的rGO-PA6颗粒或3.2μm的纯PA6颗粒。
  研究人员分析并比较了由 PA6-rGO、单独的 PA6 或纯 rGO 组成的磨损颗粒在最可能的暴露途径上的影响。因此,他们使用了代表人类肺部、胃肠道、皮肤和免疫系统的基于细胞的模型,以及用于肺部暴露的活体小鼠模型。
  研究人员发现,在不同的细胞模型中,暴露于PA6-rGO后的急性反应相当有限;只有rGO会引起严重的不良反应,尤其是在巨噬细胞(一种免疫细胞)中。由于吸入空气中的物质是一个关键的职业问题,研究小组对小鼠进行了一次暴露研究。与急性体外实验数据一致,PA6-rGO诱导了中度和短暂的肺部炎症。
  总体而言,这项综合研究表明,在rGO-PA6急性暴露条件下,对人类健康的风险可能较低。然而,需要进一步的研究评估其对慢性阻塞性肺病(COPD)或哮喘患者的慢性影响。
  该研究的主要作者、Empa科学家Peter Wick表示:“我们的目标是在广泛使用这些新兴材料之前预测‘如果发生什么’的情况,以避免未来的社会和经济缺陷。我们预计,这些问题将与欧盟委员会的‘面向无毒环境的可持续性化学品战略’相关,有助于GRM增强材料的安全和可持续使用。这要归功于石墨烯旗舰生态系统支持的聚合物、石墨烯和纳米安全方面的多学科专家团队。”
  石墨烯旗舰项目的科学和技术官兼管理小组主席Andrea C.Ferrari补充说:“这项对石墨烯聚合物复合材料碎片可能毒性的全面研究凸显了健康和安全从一开始就在石墨烯旗舰项目中发挥的核心作用。当这些复合材料被加工成工业零件时,人们需要认真考虑因排放/磨损颗粒而可能产生的健康影响。这项研究显示出了可以忽略不计的影响,从而证实石墨烯在大规模应用中的可行性”。

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