【科普】那些号称使用“纳米材料”的生活用品,是智商税吗?

发布时间:

2023-06-08 09:33

文章来源:

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纳米是很小的长度单位,只有“十亿分之一米”,相当于人类头发丝直径的万分之一。

一般认为,三维空间内有一个维度尺寸小于100 nm的材料,可以称为纳米材料。而涉及纳米材料制备、加工和应用等相关的工艺及方法则统称为纳米技术。

自20世纪80年代人类通过扫描隧道显微镜发现纳米世界后,纳米技术以及纳米材料在接下来的几十年飞速发展,并在各个领域崭露头角。

当材料尺寸达到纳米尺度时,通常具有块状材料不具备的性能,这主要是因为纳米材料表面原子很活跃、反应活性比较高,加上量子尺寸效应的存在,使其具有特殊的物理、化学性质,包括光学性质、导电性、催化活性以及抗菌性能等。

以金为例,普通的块状材料为金黄色固体,具有良好的导电性和延展性。而当其变成纳米材料时,可稳定分散在溶剂中形成溶胶,并根据金纳米材料的尺寸大小、形状呈现出不同的颜色。

其中,具有红外光或者近红外光吸收的金纳米材料还可用于光热治疗癌症。作为生物相容性较好的碳材料,当它们从常规碳材料变成单层石墨烯后,导电、导热性能都得到显著提升。

生活中的“纳米”产品

那么生活中看到的混有纳米材料的产品,是不是也能有这样神奇的功效?产品中纳米材料含量高不高?

其实,对于纳米材料而言,它们特殊性质的根源是其纳米级尺寸。

而纳米材料由于比表面大、性质活泼,不容易稳定分散,因而在制备复合材料时容易团聚并丧失原本的特性。要制备完全保留纳米材料特性的产品,工艺难度较大。

同时,纳米材料制造成本高,完全使用纳米材料制备功能产品,亦难以实现。例如,具有杀菌、吸汗等多种功能的石墨烯内裤。石墨烯虽然也是碳材料,但其制备工艺要求高,难以量产,每克石墨烯产品价值约1000元。要完全使用石墨烯制造一条内裤,保守估计成本需要上万元。

但是我们买到的产品,百来块,甚至几十元,说明产品中的纳米材料含量肯定不会很高。

尽管这些生活产品存在夸大宣传,纳米技术和纳米材料在军事、科技等领域确实起到越来越多的作用。

例如,依据荷叶表面仿生结构设计的超疏水材料,具有防水、防油、防尘的特性,在精密设备和表面保洁方面具有重要意义。

其实纳米颗粒物并不只是如今纳米技术的产物,汽车尾气、燃烧过程等都会产生大量纳米粒子。

有关纳米材料的生物效应与毒性的研究数据目前还很少。初步的实验证据提示,即使化学成分相同的物质,它的微米颗粒与纳米颗粒也可能具有不同的生物效应,这些生物效应可能有益也可能有害,大量未知问题仍需研究。

比如,研究人员发现,纳米颗粒进入人体后,人体内的蛋白会自动将其包裹起来,因此,它不会被身体当做外来异物,具有了隐身效应。“会不会产生长期的毒性?这个事情现在正在研究,目前还没有定论。”赵宇亮介绍。

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