21.07.2016

Nanomaterialien

Gefahrstoffmanagement

Nanomaterialien im engeren Sinne sind gezielt hergestellte ultrafeine („nanoskalige“) Werkstoffe mit Abmessungen im Größenbereich von 1 bis 100 nm (1 nm = 1 x 10–9 m). Man unterscheidet hier nanoobjekte und Nanostrukturierte Materialien. Von Nanomaterialien im engeren Sinne zu unterscheiden sind ultrafeine Partikel, die unbeabsichtigt entstehen, z.B. bei thermischen Prozessen wie Bränden oder Schweißarbeiten.

Einteilung

Bei Nanomaterialien unterscheidet man:

  • Nanopartikel, die in Länge, Breite und Höhe nanoskalig sind
  • Nanofasern (auch Nanoröhrchen und Nanostäbchen), die in zwei Dimensionen nanoskalig sind
  • Nanoplättchen (auch Nanofilm), die in einer Dimension nanoskalig sind

Nanostrukturierte Materialien haben eine nanoskalige innere Struktur oder Oberfläche. Sie treten als Verbundsysteme von Nanoobjekten auf.

Stäube, die Nanopartikel oder faserförmige Nanoobjekte enthalten, bezeichnet man als Nanostäube. Die in ihnen enthaltenen Nanoobjekte haben eine hohe Tendenz, sich untereinander zusammenzuballen oder sich an Oberflächen abzulagern. Daher kommen sie in der Praxis nur selten als freie Einzelpartikel vor.

Verwendung

Nanomaterialien werden aufgrund ihrer Vielfalt in nahezu allen Branchen eingesetzt, vor allem bei

  • Oberflächenversiegelungen und Beschichtungen (auch in Hautcremes)
  • bei Verbund- und Leichtbaumaterialien sowie
  • in Kleb- und Schmierstoffen.

Weitere Anwendungen nutzen die besonderen Eigenschaften in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Stabilität.

Gesundheitsgefahren

Aufgrund ihrer extrem geringen Größe haben Nanopartikel im Verhältnis zu ihrer Masse eine sehr große Oberfläche sind sehr leicht beweglich. Daher können sie ausgeprägt mit ihrer Umgebung reagieren.

Es gibt bisher keine Erkenntnisse über Erkrankungen, die durch Exposition gegenüber synthetischen Nanomaterialien verursacht werden. Wissenschaftliche Erkenntnisse lassen es jedoch als plausibel erscheinen, dass eine entsprechend hohe Exposition gegenüber Nanopartikeln auch gesundheitliche Effekte hervorrufen könnte.

Messung

Da die Masse von Nanoteilchen wegen ihrer „Größe” sehr gering ist, sind herkömmliche gravimetrische Messverfahren nur eingeschränkt geeignet. Deshalb wird meist die Teilchengrößenverteilung („Mobilitätsäquivalentdurchmesser”) mit speziellen, recht aufwendigen Messgeräten (Differential Mobility Analysing Systems – DMAS) gemessen.

Schutzmaßnahmen

Die bis jetzt durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die gegen Stäube üblichen Schutzmaßnahmen auch gegenüber ultrafeinen Partikeln und Nanopartikeln wirksam sind.

Autor: Ulrich Welzbacher

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