「ナノマテリアル」を使用していると謳う日用品は、単なるお金の無駄なのでしょうか？

ナノテクノロジーとナノ材料の発展に伴い、さまざまな機能性材料にナノ材料が添加剤として徐々に導入され、抗炎症・抗菌、抗老化、触媒などの特定の性能が向上しています。

例えば、ゴムに一定量のナノシリカを添加すると、ゴムの物理的・機械的特性が向上し、耐摩耗性、引張強度、引裂強度、硬度が向上し、補強の役割を果たすことができます[1]。プラスチックやゴムに少量の層状ハイドロタルサイトナノ材料を添加すると、難燃性、紫外線酸化耐性などの特性が向上する[2,3]。

トゥチョンクリエイティブ

最近では、製品性能を向上させ、これまでにない新しい機能を開発するために高度なナノマテリアルを使用しているとラベル付けされた日用品が増えています。では、これらの製品は本当に宣伝どおりにナノマテリアルを使用しているのでしょうか?ナノマテリアルは本当に魔法の力を持つのでしょうか?

今日はナノマテリアルについてお話します。

ナノとは何ですか?

まず、ナノとは何でしょうか？実際、それは長さの単位です。 1 ナノメートル (nm) は 1 メートルの 10 億分の 1 に相当し、これはおよそ 10 個の水素原子が並んだ長さに相当します。一般的に、3次元空間における寸法が100nm未満の材料はナノマテリアルと呼ばれると考えられています。ナノマテリアルの製造、処理、応用に関連するプロセスと方法は、総称してナノテクノロジーと呼ばれます。

1980 年代に人類が走査型トンネル顕微鏡を通じて初めてナノの世界を発見して以来、ナノテクノロジーとナノマテリアルはその後数十年で急速に発展し、さまざまな分野に影響を与えてきました。

トゥチョンクリエイティブ

物質のサイズがナノスケールに達すると、通常、バルク物質にはない特性を持つようになります。これは主に、ナノマテリアルの表面原子が非常に活性であり、反応活性が比較的高いためです。さらに、量子サイズ効果の存在により、光学特性、導電性、触媒活性、抗菌性などの特殊な物理的および化学的特性が付与されます。

金を例にとると、通常のバルク材料は導電性と延性に優れた金色の固体です。ナノ材料になると溶媒中に安定的に分散してゾルを形成し、金ナノ材料の大きさや形状に応じて異なる色を呈することができる[4]。

なかでも、赤外線や近赤外線を吸収する金ナノ材料は、がんの光熱治療にも活用できる。生体適合性に優れた炭素材料として、従来の炭素材料から単層グラフェンに転換すると、電気伝導性や熱伝導性が大幅に向上します。

日常生活におけるナノ製品

では、日常生活で目にするナノマテリアルが混合された製品にも、このような魔法のような効果があるのでしょうか?製品中のナノマテリアルの含有量は高いですか?実際、ナノマテリアルの場合、その特殊な特性の根源はナノスケールのサイズにあります。

しかし、ナノ材料は比表面積が大きく、活性な性質があるため、安定して分散させることは容易ではありません。そのため、複合材料を製造する際に凝集し、本来の特性を失う傾向があります。ナノマテリアルの特性を完全に保持した製品を調製することは非常に困難です。

トゥチョンクリエイティブ

一方で、ナノ材料の製造コストは高く、ナノ材料のみで機能性製品を製造することは困難です。例えば、グラフェン下着には殺菌や吸汗など複数の機能があります。グラフェンも炭素材料ですが、その製造方法には高い要件があり、大量生産は困難です。グラフェン製品1グラムの価値は約1,000元です。下着一着をグラフェンだけで作ると、コストは控えめに言っても数万元になるだろう。

しかし、私たちが購入する製品は数百元、あるいは数十元程度のものなので、製品に含まれるナノマテリアルの含有量は決して高くないということになります。上に述べたような誇張されたプロパガンダの他に、「空想で作られた」プロパガンダもあります。

例えば、「陰陽のバランスを整え、経絡をほぐし、身体全体の健康増進効果をもたらす」と主張するナノスーツは、宣伝文句の中で、ナノファブリックを人間の皮膚に近づけることで、極めて強力な触媒分解を利用して血管壁の老廃物を分解し、新たな代謝によって体外に排出できると述べている。このような製品は明らかに架空のものであり、その機能を誇張しています。たとえナノマテリアルに一定の効能があったとしても、既存の医療方法に取って代わることはできません。

これらの日用品は誇張して宣伝されているにもかかわらず、ナノテクノロジーとナノマテリアルは軍事、科学技術、その他の分野でますます重要な役割を果たしています。

例えば、蓮の葉の表面のバイオニック構造に基づいて設計された超疎水性材料は、防水、防油、防塵の特性を備えており、精密機器や表面の洗浄に大きな意義を持っています。 「ナノ」と書いてある普通の日用品については、あまり崇拝する必要はなく、普通の商品として扱ってください。

今後は、ナノテクノロジーをさらに発展させ、日常の必需品にナノマテリアルを実際に使用して、ユーザーエクスペリエンスを向上させていきたいと考えています。

著者: 袁志琴、北京化学工学大学准教授

レビュー |湖南大学化学工学部准教授熊斌

参考文献:

[1] 呉範、呉新民、宋永海、王松、懐楽、宋秋生。シリカハイブリッド改質塩素化ポリエチレンゴムの製造と特性[J]。合成ゴム産業、2017年、40(04)、267-270。

[2] 劉宜林、韓德曼、王鵬飛、鮑建社、黄国波、項俊偉。膨張性難燃剤官能化ハイドロタルサイトの製造および難燃性改質EPDMフォーム材料の研究[J]。特殊ゴム製品、2016年、37(03)、1-6。

[3] 曹江勇、劉志国、ワン・ジジュン、ワン・シュドン、劉ジンペン。酸吸収性ハイドロタルサイトのクロロプレンゴム特性への影響[J]。ゴム産業、2022年、69(05)、352-356。

[4] 周, H., 楊, H., 王, G., 高, A., 袁, Z. (2019).光センシングおよび治療におけるプラズモニック金ナノ粒子の最近の進歩。カレントファーマシューティカルデザイン、2019、25(46)、4861-4876。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムによって制作されました。転載の際は出典を明記してください

この記事の写真は著作権ギャラリーからのものであり、複製は許可されていません。