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Verändert sich die Brennbarkeit und Explosivität eines Materials, wenn es in Nanoform vorliegt?
Verändert sich die Brennbarkeit und Explosivität eines Materials, wenn es in Nanoform vorliegt?
Ja. Gefährliche Eigenschaften, wie die Brennbarkeit oder Explosionsgefährlichkeit von Stoffen bzw. Materialien gelten auch für Nanopartikel aus denselben Materialien. Dabei reagiert das vorliegende Material mit dem Sauerstoff aus der Luft (Oxidation) und setzt Energie in Form von Strahlung / Wärme bzw. einer Stoßwelle (bei Explosionen) frei. Insbesondere oxidierbare Metalle bzw. Metallpulver besitzen diese pyrophore (selbstentzündende) Eigenschaft.
Je kleiner die Partikelgröße eines brennbaren Stoffes ist, desto leichter wird dieser entzündbar, so dass nanoskalige Materialien eine hohe Entzündbarkeit und schnellere Oxidationsreaktion aufweisen. Gleiches gilt auch für die Neigung von staubförmigen Nanomaterialien zur Explosivität. Voraussetzung für eine Explosion ist zunächst die feine Verteilung der brennbaren Nanomaterialien und deren Agglomerate in der Luft (Staubbildung) gefolgt von der initialen Zündung des Luft-Nanomaterial-Gemisches. Üblicherweise wird für nanoskalige Materialien wesentlich weniger Mindestenergie für die Zündung benötigt im Vergleich zur makroskaligen Form.
Standard-Testverfahren wie z.B. DIN 4102 & DIN EN 13501 werden zur Überprüfung der Brennbarkeit von Materialen eingesetzt. 2016 wurde ein neuer ISO-Standard zur Testung explosiver Materialien (ISO/IEC 80079-20-2:2016) veröffentlicht.
Weitere Informationen zu diesem Themengebiet finden Sie online:
- Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) – Brand- und Explosionsgefährdungen
- Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) – Nanotechnologie
- Schweizer Bundesamt für Gesundheit (BAG) – Nanotechnologie
Wie kommen die optischen Änderungen bei Nanopartikeln zustande? Z.B. bei Titandioxid-Nanos. Die sind ab einer gewissen Größe ja durchsichtig?
Beim „durchsichtig werden“ der Nanopartikel ab einer gewissen Größe handelt es sich um einen physikalischen Effekt. Bezogen auf die Fragestellung: Wenn ein Objekt deutlich kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, ist es unsichtbar.
Das sichtbare Licht setzt sich aus Wellenlängen von ca. 380 – 790 Nanometern zusammen, wenn ein Partikel z.B. 100 Nanometer groß ist, wird es nicht mehr gesehen werden. Das aber nur unter sehr speziellen Bedingungen, denn sobald mehrere Partikel vor- und nebeneinander liegen, kann sich das wieder ändern, weil sie gemeinsam z.B. Brechungs- und Streueffekte verursachen und dann (normalerweise mit weißer Farbe) wieder sichtbar sind. Jedoch ändern sich nicht alle chemischen und physikalischen Eigenschaften auf Nanoebene. Die Absorptionseigenschaften bspw. bleiben bestehen, so dass die Partikel zwar kein Licht mehr reflektieren und damit transparent sind, aber effektiv die UV-Strahlung absorbieren.