นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการง่ายๆในการสร้างนาโนพลาสติกซึ่งเลียนแบบอนุภาคสิ่งแวดล้อมอย่างเคร่งครัดโดยมีแนวโน้มการวิจัยที่สมจริงมากขึ้นเกี่ยวกับอิทธิพลทางนิเวศวิทยาของพวกเขา
สินเชื่อรูปภาพ: หุ้นศิลปะคุณภาพสูง/migutterstock.com
พลาสติกเช่นโพลีเอทิลีน, PET และโพลีสไตรีนถูกนำมาใช้ทั่วโลก ผ่านการสึกหรอการรีไซเคิลและการสลายทางเคมีในที่สุดก็ตกอยู่ในธรรมชาติเป็นชิ้นเล็ก ๆ น้อยกว่า 100 นาโนเมตรอนุภาคนาโนเหล่านี้เป็นปัญหาที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศ
นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบผลกระทบของอนุภาคนาโนพลาสติกเหล่านี้ในห้องปฏิบัติการ แต่นาโนส่วนใหญ่ที่ผลิตในเชิงสังเคราะห์นั้นผลิตโดยใช้ตัวทำละลายหรือพลังงานสูง กระบวนการทางเคมีเหล่านี้สามารถสร้างอนุภาคที่มีลักษณะและประพฤติแตกต่างจากในกรณีของการบริโภคตามธรรมชาติ
ช่องว่างที่เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคในโลกจริงและในห้องปฏิบัติการทำให้เป็นการยากที่จะตรวจสอบความเสี่ยงที่แท้จริงที่เกี่ยวข้องกับมลพิษเชิงนาโน
เลียนแบบการบริโภคตามธรรมชาติ
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน นาโนเอ็กซ์เพรสนักวิทยาศาสตร์แสดงวิธีที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นในการผลิตนาโนพลาสต์ พวกเขาเริ่มต้นด้วยขยะพลาสติกที่รู้จักกันดี (ขวดวัสดุการบริโภคยางและโฟมโพลีสไตรีน) และฉีดพ่นที่ผงขนาดเล็กเพื่อเพิ่มพื้นผิวและทำให้พวกเขาไวต่อการกระจายตัวมากขึ้น
ผงถูกแขวนอยู่ในน้ำที่ผ่านอาหารพิเศษภายในอ่างอัลตราโซนิกที่ควบคุมโดยอุณหภูมิ sonication สร้าง cavitation ซึ่งเป็นการก่อตัวอย่างรวดเร็วและการล่มสลายของฟองทำให้เกิดความเครียดทางกลและการทำลายโพลีเมอร์ไปยัง nanoskala
ทีมได้ปรับปรุงปัจจัยต่าง ๆ เช่นการมีส่วนร่วมพลังงานระยะเวลาของ sonication และอุณหภูมิของน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการละลายโพลีเมอร์หรือเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของพวกเขา หลังจาก sonication พวกเขากรองมลพิษมากขึ้นโดยตัวกรองไฟเบอร์กลาสที่ตามมามีขนาด 10 µm และ 1 µm รูขุมขนเหลือเพียงอนุภาคใน nanoskala ในการระงับ
การทดสอบและผลลัพธ์
วิธีการทดลองเสร็จสิ้นโดยนักวิเคราะห์ต่าง ๆ ในวันที่แตกต่างกันและพบว่าผลลัพธ์ซ้ำซาก Dynamic Light Distribute ยืนยันว่าเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์ประมาณ 150-300 nm ในขณะที่การวิเคราะห์การติดตามอนุภาคนาโนวัดความเข้มข้นใกล้ 2 × 109 อนุภาคสำหรับมิลลิลิตร
การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) เผยให้เห็นอนุภาคที่แตกต่างกันจำนวนมาก, ทรงกลม, ยาวและผิดปกติทางสัณฐานวิทยาซึ่งสอดคล้องกับความหลากหลายที่สังเกตได้ในนาโนพลาสติกที่มีสภาพอากาศตามธรรมชาติ
ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตขนาดและรูปร่างที่ต้องการของอนุภาคนาโนคือประมาณ 7.0 kJ/mL ระดับพลังงานที่ลดลงทำให้การกระจายตัวที่ไม่สมบูรณ์ในขณะที่การเพิ่มขึ้นของ sonicing นำไปสู่การรวมตัวกันหรือการเสียรูปของอนุภาค
พอลิเมอร์บางชนิดโดยเฉพาะโพลีเอทิลีนผลิตอนุภาคนาโนน้อยลงอาจเกิดจากการรักษาเสถียรภาพของสารเติมแต่งเช่นสารต้านอนุมูลอิสระและพลาสติกที่ขัดขวางการย่อยสลายของพวกเขา
ศักยภาพของการใช้งานที่กว้างขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและความเรียบง่ายของวิธีการของพวกเขา การใช้อุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการมาตรฐานเท่านั้นจึงมีให้สำหรับห้องปฏิบัติการทั้งหมดที่ตรวจสอบนาโนพลาสติกและผลกระทบต่อธรรมชาติของธรรมชาติคุณภาพน้ำและสุขภาพของมนุษย์
โดยการผลิตอนุภาคที่สะท้อนความเป็นจริงด้านสิ่งแวดล้อมได้ดีขึ้นพวกเขาหวังว่าเทคนิคจะช่วยเพิ่มความแม่นยำของการวิจัยว่านาโนพลาสติกเคลื่อนที่ผ่านระบบนิเวศและโต้ตอบกับสิ่งมีชีวิตอย่างไร
การค้นพบเป็นความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญในทิศทางของการสร้างโปรโตคอลการทดสอบมาตรฐานและปรับปรุงการทดสอบมลพิษพลาสติก
การอ้างอิงของวารสาร
ล่วงหน้า C. , และอื่น ๆ (2025) วิธีการที่สนับสนุนโดย Sonicing สำหรับการผลิต nanoplasts จริงจากวัสดุพอลิเมอร์ นาโนเอ็กซ์เพรส6, 035004 สอง: 10.1088/2632-959x/adeba4