Проект Yale-Led готовит обширную базу данных наноматериалов для конструкторов материалов

]

Исследователи предлагают новый метод отбора наноматериалов, который включает в себя экологические и функциональные характеристики, а также стоимость. (Image credit: Steve Geringer)

Инженерные наноматериалы обладают большим потенциалом для медицины, очистки воды, электроники и других областей. Но при разработке без критической информации об экологических последствиях в начале процесса долгосрочные последствия материалов могут дестабилизировать эти достижения. В рамках проекта под руководством Йельского университета группа исследователей стремится изменить это.

В исследовательской работе, опубликованной недавно в Nature Nanotechnology, исследователи из Йельского университета представляют собой основу стратегии, позволяющей разработчикам материалов использовать инструменты, необходимые для эффективной оценки и в начале процесса проектирования.

Инженеры традиционно концентрируются на полезности и стоимости своих продуктов. Однако без информации, чтобы задуматься о долгосрочных воздействиях на окружающую среду, трудно предвидеть противоположные эффекты. Отсутствие информации означает, что непреднамеренные последствия в основном остаются ненаблюдаемыми до тех пор, пока продукт не будет отправлен на рынок. Это может привести к поспешному замене материала другим, что, как оказалось, имеет аналогичные плохие или, что еще хуже, эффекты. Наличие информации о свойствах материалов в начале процесса проектирования может трансформировать этот шаблон.

Как исследователь, если у меня ограничены ресурсы для исследований и разработок, я не хочу тратить их на то, что не будет жизнеспособным из-за его воздействия на здоровье человека. Я хочу знать сейчас, прежде чем я разработаю этот продукт.

Джули Циммерман, профессор химической и экологической инженерии, Йель

В этой связи ученые создали базу данных, которая действует как инструмент скрининга для экологически безопасного отбора материалов. Это диаграмма, в которой перечислены наноматериалы и оценивается каждый по свойствам, таким как форма, размер и такие характеристики производительности, как антимикробная активность и токсичность. Марк Фалински, студент PhD и ведущий автор исследования, сказал, что эта информация позволит исследователям взвесить различные эффекты материала до его фактического создания.

«Например, если я хочу создать хорошую антимикробную наночастицу серебра, и я хочу, чтобы она требовала наименьшего количества энергии, которую можно было сделать, я мог бы взглянуть на эту стратегию выбора материалов», он сказал.

База данных также предназначена для того, чтобы исследователи могли ввести свои данные и сделать диаграмму более сильной. Команда заявила, что проект является призывом к действию как для исследователей в области окружающей среды, так и для материалов для подготовки данных, необходимых для обеспечения устойчивого выбора дизайна.

Несмотря на то, что выбор материалов – это хорошо зарекомендовавший себя процесс, эта структура предлагает два важных вклада, связанных с разработкой завтрашних продуктов. Он включает в себя инженерные наноматериалы наряду с традиционными альтернативами, а также обеспечивает показатели здоровья человека и окружающей среды для всех материалов.

Leanne Gilbertson, доцент, Гражданская и экологическая инженерия, Университет Питтсбурга Школа инженеров Swanson

Дезире Плата, Джон Дж. Ли, доцент кафедры химической и экологической инженерии и автор соавторов, заявили, что хотят дать инженерам средства для предотвращения непреднамеренных последствий при производстве материалов.

Я думаю, что инженеры всех категорий жаждут такого типа информации. Они хотят создавать материалы, которые решат основные кризисы нашего времени, такие как доступ к продовольствию и воде и устойчивая энергия. Проблема в том, что у них нет возможности быстро и легко оценить эту устойчивость. Опубликованная сегодня статья призвана преодолеть эту проблему и проложить путь к устойчивым нанотехнологиям.

Дезире Плата, Джон Дж. Ли Доцент, Химическая и экологическая инженерия, Йель

Авторы исследования также включают Shauhrat S. Chopra и Thomas L. Theis из Университета Иллинойса в Чикаго.

Source link