微米和纳米科技材料

「纳米 材料设计」重塑可持续纳米材料的未来

工程纳米材料对于医药、电子、水处理和其他领域具有很大的前景。但是,如果材料的设计在开始时没有关于环境影响等重要信息,其长期发展会能会受到影响。耶鲁大学领导的一个小组在一项研究为材料设计师提供他们所需的工具,以便在设计过程开始时就进行有效的必要的评估。

工程纳米材料对于医药、电子、水处理和其他领域具有很大的前景。但是,如果材料的设计在开始时没有关于环境影响等重要信息,其长期发展会能会受到影响。耶鲁大学领导的一个研究小组希望改变这一点。

4月30日发表在Nature Nanotechnology上的一项研究中,耶鲁大学的研究人员概述了一项策略,即为材料设计师提供他们所需的工具,以便在设计过程开始时就进行有效的必要的评估。

「纳米 材料设计」重塑可持续纳米材料的未来

工程人员通常主要关注其产品的功能和成本。研究人员说,如果没有考虑长期的环境影响的这些信息,那么很难预测末来的不利影响,而且缺乏信息意味着意想不到的后果往往在产品商业化很长时长之后一直被忽视。因此在设计过程开始时有材料属性信息可能会有助于改变这种有缺陷的模式。

为此,研究人员开发了一个数据库作为开发出环境可持续材料的筛选工具。它是一张列出纳米材料的图表,并评估每种材料的尺寸、形状以及毒性和抗微生物活性等性能特征。该研究的主要作者Mark Falinski博士说,这些信息可以让研究人员在实际开发之前权衡材料的不同影响。“例如,如果我想制造出一种良好的抗菌银纳米颗粒,并且我希望它所需的能量最少,我就可以考虑这个材料选择策略。”他说。

该数据库还旨在让研究人员输入他们的数据并使图表更加全面。研究人员表示,该项目汇集环境和材料研究人员开发所需的数据,以帮助可持续的设计选择。他们希望让工程师在制造材料时避免意外后果。

研究人员表示:“我认为所有类别的工程师都渴望获得这种信息。他们希望建立能解决我们这个时代重大危机的材料,例如获得食物、水和可持续能源,但问题是他们无法快速简单地评估新材料的可持续性,这篇文章试图克服挑战并为可持续纳米技术铺平道路。”

参考来源:耶鲁大学

文献信息:Mark M. Falinski et al. A framework for sustainable nanomaterial selection and design based on performance, hazard, and economic considerations, Nature Nanotechnology (2018). DOI: 10.1038/s41565-018-0120-4

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