Si la película de 1967 "The Graduate" se rehiciera hoy, El famoso consejo de McGuire al joven Benjamin Braddock probablemente se actualizaría a "Plásticos ... con nanopartículas". Estos días, la mecánica, Las propiedades eléctricas y de durabilidad de los polímeros, la clase de materiales que incluye los plásticos, a menudo se mejoran agregando partículas en miniatura (menores de 100 nanómetros o mil millonésimas de metro) hechas de elementos como el silicio o la plata. Pero, ¿podrían liberarse esas nanopartículas al medio ambiente después de que los polímeros estén expuestos a años de sol y agua? ¿Cuáles podrían ser las consecuencias ecológicas y para la salud?

En un artículo publicado recientemente, Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) describen cómo sometieron un recubrimiento comercial infundido con nanopartículas a métodos desarrollados por el NIST para acelerar los efectos de la meteorización de la radiación ultravioleta (UV) y lavados simulados de agua de lluvia. Sus resultados indican que la humedad y el tiempo de exposición son factores que contribuyen a la liberación de nanopartículas, hallazgos que pueden ser útiles en el diseño de estudios futuros para determinar impactos potenciales.

En su experimento reciente, los investigadores expusieron múltiples muestras de un recubrimiento de poliuretano disponible comercialmente que contenía nanopartículas de dióxido de silicio a radiación ultravioleta intensa durante 100 días dentro de la ESFERA NIST (fotodegradación simulada mediante exposición radiante de alta energía), un hueco, Cámara de aluminio negro de 2 metros (7 pies) de diámetro revestida con material altamente reflectante de rayos ultravioleta que tiene un parecido casual con la Estrella de la Muerte en la película "Star Wars". Para este estudio, un día en la ESFERA equivalía a 10 a 15 días al aire libre. Todas las muestras se sometieron a la intemperie a una temperatura constante de 50 grados Celsius (122 grados Fahrenheit) con un grupo realizado en condiciones extremadamente secas (aproximadamente 0 por ciento de humedad) y el otro en condiciones húmedas (75 por ciento de humedad).

Para determinar si se liberaron nanopartículas del recubrimiento de polímero durante la exposición a los rayos UV, los investigadores utilizaron una técnica que crearon y denominaron "lluvia simulada NIST". El agua filtrada se convirtió en pequeñas gotas, rociado a presión sobre las muestras individuales, y luego la escorrentía, con las nanopartículas sueltas, se recogió en una botella. Este procedimiento se realizó al inicio de la exposición a los rayos UV, cada dos semanas durante la prueba de intemperismo y al final. Luego, los químicos del NIST analizaron todos los fluidos de escorrentía para determinar la presencia de silicio y en qué cantidades. Adicionalmente, los revestimientos degradados se examinaron con microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) para revelar los cambios en la superficie que resultan de la exposición a los rayos 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, and in turn, 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 .