Se il film del 1967 "Il laureato" fosse rifatto oggi, Il famoso consiglio del signor McGuire al giovane Benjamin Braddock verrebbe probabilmente aggiornato a "Plastica... con nanoparticelle". In questi giorni, il meccanico, le proprietà elettriche e di durabilità dei polimeri, la classe di materiali che include la plastica, sono spesso migliorate aggiungendo particelle in miniatura (più piccole di 100 nanometri o miliardesimi di metro) fatte di elementi come silicio o argento. Ma queste nanoparticelle potrebbero essere rilasciate nell'ambiente dopo che i polimeri sono stati esposti ad anni di sole e acqua, e in tal caso, quali potrebbero essere le conseguenze sanitarie ed ecologiche?

In un articolo pubblicato di recente, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) descrivono come hanno sottoposto un rivestimento commerciale infuso di nanoparticelle a metodi sviluppati dal NIST per accelerare gli effetti degli agenti atmosferici da radiazioni ultraviolette (UV) e simulazioni di lavaggio dell'acqua piovana. I loro risultati indicano che l'umidità e il tempo di esposizione sono fattori che contribuiscono al rilascio di nanoparticelle, risultati che possono essere utili nella progettazione di studi futuri per determinare i potenziali impatti.

Nel loro recente esperimento, i ricercatori hanno esposto più campioni di un rivestimento in poliuretano disponibile in commercio contenente nanoparticelle di biossido di silicio a intense radiazioni UV per 100 giorni all'interno della NIST SPHERE (fotodegradazione simulata tramite esposizione radiante ad alta energia), un vuoto, Camera in alluminio nero del diametro di 2 metri (7 piedi) rivestita con materiale altamente riflettente ai raggi UV che ha una somiglianza casuale con la Morte Nera nel film "Star Wars". Per questo studio, un giorno nella SFERA equivaleva a 10-15 giorni all'aperto. Tutti i campioni sono stati esposti alle intemperie a una temperatura costante di 50 gradi Celsius (122 gradi Fahrenheit) con un gruppo eseguito in condizioni estremamente secche (circa lo 0 percento di umidità) e l'altro in condizioni umide (75 percento di umidità).

Per determinare se sono state rilasciate nanoparticelle dal rivestimento polimerico durante l'esposizione ai raggi UV, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica che hanno creato e soprannominata "pioggia simulata NIST". L'acqua filtrata è stata convertita in minuscole goccioline, spruzzato sotto pressione sui singoli campioni, e poi il deflusso, con eventuali nanoparticelle sciolte, è stato raccolto in una bottiglia. Questa procedura è stata condotta all'inizio dell'esposizione ai raggi UV, ogni due settimane durante la corsa agli agenti atmosferici e alla fine. Tutti i fluidi di deflusso sono stati quindi analizzati dai chimici del NIST per la presenza di silicio e in quali quantità. Inoltre, i rivestimenti stagionati sono stati esaminati con microscopia a forza atomica (AFM) e microscopia elettronica a scansione (SEM) per rivelare i cambiamenti superficiali derivanti dall'esposizione ai raggi UV.

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, e a sua volta, 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 .