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標準推動納米技術的不斷提高
分享到 : 文章來源:ANSI 更新時間:2021-10-28 14:44:15

問答系列:美國國家標準協會(ANSI)在國家納米技術日對話納米專家


考慮到10月9日的國家納米技術日,美國國家標準協會(ANSI)采訪了兩位在納米技術專用標準領域具有豐富知識的兩位專家,而這些專用標準在納米技術的發展中有很大影響,從支持術語和測量,到評估毒性與風險,再到工作場所的納米材料安全處理。隨著納米技術從新興技術過渡到主流技術,標準化工作對于支持眾多行業發展至關重要,包括航空航天、國土安全、醫療保健業、紡織業和電子行業等。

ANSI最近聽取了美國國家職業安全與衛生研究所(NIOSH)的弗拉基米爾·穆拉紹夫(Vladimir Murashov)博士和國際標準化組織(ISO)ISO/TC 229“納米技術”技術委員會主席的發言,他對納米技術標準未來可以解決的領域和需求提出了自己的看法。Vireo公司顧問兼公司總裁、《納米技術健康和環境風險》第二版作者喬安妮·夏特金(Jo-Anne Shatkin)博士分享了關于標準化如何幫助推動工業發展的見解,并指明了未來合作的重要機會。

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1、ANSI:納米技術專用標準是如何影響或推動納米技術應用和納米材料的進步、商業化和接受程度? 

穆拉紹夫(Murashov)博士:ISO/TC 229“納米技術”技術委員會是ISO最早的旨在積極主動地為新興技術制定標準的橫向技術委員會之一,因此,’納米技術”技術委員會專注于制定廣泛適用的基礎標準,如術語、計量、安全和衛生、材料規范和性能規范等,且已頗見成效。該技術委員會確立了一系列基礎定義,包括“納米級”和“納米材料”,這些定義在全球范圍內得到廣泛采用。

專用納米材料的標準測量技術在擴大制造工藝的規模、生產出具有一致性和良好特性的材料方面起著關鍵作用。該委員會很早就關注對新材料安全,提出了全球公認的安全處理自愿性標準,有助于避免對工人和普通民眾的健康負面影響,此外,還有效緩解了公眾對納米材料產品的擔憂。全球在制定納米技術自愿標準方面取得的這些成功,有助于將納米技術從新興技術過渡到主流技術,正如我們今天所看到的這樣。

夏特金(Shatkin)博士:毫無疑問,術語標準和計量標準對商業化大有裨益,有了這些標準,可以對材料及其特性進行規范,例如,對納米材料和納米驅動技術(nano-enabled technologies)進行特征描述和量化的能力,構成了研發和商業產品開發的基礎,使制造和產品性能一致。

2、ANSI:您知道哪些標準對您的專業領域產生了重大影響?

穆拉紹夫(Murashov)博士:在安全和健康領域,我認為最有影響力的兩項標準是ISO/TR 12885《納米技術—職業環境中的衛生和安全規程》,以及ISO/TR 13014《納米技術—關于毒理學評估的工程納米材料的物理化學特征描述指南》。

ISO/TR 12885《納米技術—職業環境中的衛生和安全規程》是ISO/229“納米技術”技術委員會的第三工作組(ISO TC 229/WG 3)發布的第一個文件,該工作組負責解決納米材料的環境、安全和健康影響。這個文件也是第一個為工作場所安全處理納米材料提供全球范圍接受的自愿性指南。該文件是基于美國國家職業安全與健康研究所(NIOSH)的指南,并已成為諸如韓國、泰國和加拿大等許多其他國家制定國家安全與衛生指南的基礎。該文件目前仍然是ISO平臺上需求最多的納米技術相關文件之一。

ISO/TR 13014解決了確保實驗性毒性數據可用于納米材料風險評估的迫切需求。由于納米材料不同于傳統化學品,其毒性取決于其物理化學特性,只有對納米材料進行適當特征分析的實驗才能為決定納米材料的危害程度和暴露水平提供科學依據。該文件提供了一個在進行毒理學篩選之前應該測量的納米材料參數清單,在全球范圍內得到認可。它有助于提高世界各地研究實驗室產生的毒性數據的質量,提高公眾對納米材料風險評估決策的信心。

夏特金(Shatkin)博士: 在我從事的安全與環境衛生和環境安全(EHS)領域,標準已經大大提高了評估納米材料和納米技術的毒性和風險的能力。早期關于納米毒性的研究有很大一部分是不可靠的或不可重復的,就是因為它們是以不同的方式進行,采用不明確的樣品制備方法,基本很少有或沒有物理和化學特性的特征描述,用非標準化的測試方法評估,而且報告內容有限。

標準化組織及其他機構制定了樣品制備、物理和化學性質的測量和報告、測試方法和風險特征描述的標準,意味著研究結果的可靠性有了極大提高,為納米領域建立了堅實的基礎知識,推動了風險評估、風險管理和監管部門決策框架的發展。

這樣的例子有很多,包括修訂《經合組織(OECD)的納米材料測試指南》、《經合組織(OECD)監管機構的物理化學決策框架》;最近定稿的ISO暴露水平評估標準,ISO/TR 22293:2021《評估商用含納米材料的聚合物復合材料釋放納米材料的方法》以及許多職業暴露水平管理和風險管理標準,這些標準推動研究機構和商業組織在制造納米材料和納米驅動產品時打造安全工作環境。我們在碳基納米材料方面的工作得益于一些ISO技術標準和技術報告,即:

ISO/29701:2010《納米技術—用于體外系統的納米材料樣品的內毒素測試——淋巴細胞裂解液(LAL)測試》;

ISO/TR 13329:2012《納米材料—材料安全數據表(MSDS)的編制》;

ISO/TR 19716:2016《納米技術—纖維素納米晶體的特征描述》;

ISO/TS 20477:2017《納米技術—纖維素納米材料的標準術語及其定義》;

ISO/TS 22082:2020《納米技術—納米材料毒性評估中去絨毛斑馬魚胚胎的運用》;以及

ISO/TS 21346:2021《納米技術—個性化纖維素納米纖維樣品的表征》,以及相關方法,如《NIOSH職業環境中碳納米管的測量方法》(NIOSH方法5040)。

對于特定的環境健康與環境安全問題,還沒有標準方法,我們與研究界合作開發測試方法,由于不是標準方法,這些方法的接受度會很低。

ANSI:目前納米技術發展在支持消費產品方面有哪些重大機會?

夏特金(Shatkin)博士:納米技術在消費產品方面有許多潛在的機會,從低能耗的電子設備和可穿戴設備,到用于個人護理、清潔、包裝、運輸和建筑的更安全和更可持續的材料,以及能源生產和儲存。雖然這些看起來并不都是消費產品,但人們每天都在與這些技術打交道。

這里有幾個例子:智能手機現在連接到納米驅動的健康和環境監測設備,以報告穿戴者的實時狀態。在頭發護理和皮膚護理產品中納米成分并不少見,例如,脂質體提供高性能的成分。自清潔涂層減少了水和清潔化學品的使用。納米材料,如纖維素涂料,正在提高阻氧性能,可以實現輕質可回收包裝,延長保質期,并取代碳密集型的一次性塑料。人們使用的運輸車輛采用堅固的輕質納米復合材料部件和面板,更安全、更高效。

ANSI:納米領域如何支持消費市場現有和未來的可持續發展機遇?

夏特金(Shatkin)博士:人們現在尋求將經濟轉型為更加低碳和更少資源依賴時,更有效的能源生產和消費是一個關鍵的組成部分,我們的房屋和汽車可能成為發電機以及電力、加熱和制冷的消費者。具有納米功能的太陽能充電站、輕質汽車,以及更智能、更持久、更節能和可重復使用的建筑產品、家具和照明都是納米領域發展進入消費產品市場的機會。

如何描述復合材料中的納米功能部件的特征,促進納米技術的多樣化運用,給標準界帶來了新的挑戰。特別是,目前迫切需要制定二維材料的標準——已被廣泛用于熱管理和抗菌表面的應用,以及先進的制造方法,如納米驅動技術的添加劑制造,以確保下一代面向消費者的產品對消費者和環境的安全。

ANSI:納米技術標準應涉及未來的哪些領域和需求?

穆拉紹夫(Murashov)博士: 在計量學、安全和衛生以及材料規范方面需要新的納米材料標準。

在計量學方面,用于描述特定商業納米材料的標準,如脂質納米顆粒和纖維素納米材料,以及特定測量技術的標準,如用于描述顆粒大小和形狀分布的標準,都有持續不斷的需求。

在安全和衛生方面,為了降低納米材料的風險和開發用于風險評估的預測模型,有必要制定特定納米材料在不同環境介質和暴露情景下的暴露水平測量和暴露補救措施的標準。

在材料規范方面,市場繼續推動制定特定納米材料的材料規范標準,如石墨烯和碳納米管。另一個大有可為的領域是繼續探索如何將制定納米材料標準的經驗轉化為制定其他先進材料的標準,以及如何將納米材料的標準應用于其他先進材料。

ANSI:標準化制定組織(SDO)現在可以解決這些需求嗎?

穆拉紹夫(Murashov)博士:這些領域的工作現在就能做到,而且應該立馬開始,以清除納米技術發展安全商業化的剩余障礙,納米技術在解決人類面臨的最緊迫的挑戰方面發揮著關鍵作用。

積極推動標準制定的唯一方法是通過迭代過程,同時隨著新數據的產生不斷改進和更新標準。這就是ISO/TC229技術委員會所采用并成功實施的方法。在廣泛的商業活動中使用的橫向標準以及與其他標準制定組織合作的特定應用標準方面,這種方法應該得到推廣。 

您是如何參與納米技術標準的制定?

由于美國國家納米技術倡議的納米技術日是一個一年一度的活動,其特點是在全國范圍內由社區主導的事件和活動,以幫助提高納米技術意識,ANSI鼓勵參與支持納米技術標準的制定。

閱讀更多關于ANSI納米技術標準小組(ANSI-NSP)如何支持標準制定,這些標準的制定可確保全球納米技術驅動材料、產品和工藝的安全性和效率。所相關方都可以參與到ANSI--NSP的工作。有興趣的利益相關者可以通過www.ansi.org/nsp了解更多信息。

作為ISO的美國成員組織,ANSI鼓勵利益相關方參與ISO TC 229“納米技術”技術委員會的工作。

在以前的文章中可以獲得更多關于其他納米技術活動(nanotechnology activities)的內容。

想獲悉更多的國內外標準信息,請訪問中國標準信息服務網(<https://www.sacinfo.cn>)。




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