碳纳米管在能源和健康应用方面取得了进展但误解仍然存在

碳纳米管 (CNT) 的使用日益增多，以及欧盟提出禁止整类材料的提案，凸显了需要采用更新的标准化方法来评估 CNT 及含有碳纳米管的产品对人类和环境的影响。莱斯大学研究人员共同撰写的一项新的合作研究。

每年生产 5,000 多吨碳纳米管，用于研究实验室和商业行业。由于其独特的性能，碳纳米管被用于多种应用，如电池、轻质建筑材料、功能性纺织品、可穿戴设备，并且越来越多地用于生物医学研究。

“随着我们迈向清洁和多元化的能源和材料革命，先进材料领域需要在从开发到处置的整个材料生命周期中，在测量、识别、分类和报告方面有一条明确的、基于科学的路径，以便赖斯贝克公共政策研究所能源和可持续发展研究员、发表在《自然评论材料》杂志上的研究报告的合著者雷切尔·梅德尔(Rachel Meidl)说：

2019 年，欧盟 (EU) 的一个非政府组织将碳纳米管添加到了他们认为“欧盟应限制或禁止”的化学品清单中，理由是许多已发表的研究毒理学的著作中的一些作品对此表示担忧以及碳纳米管的环境持久性。

这项新研究的作者研究了如何对碳纳米管进行化学分类，因为它们具有多种不同的形式以及加工、修饰或使用它们的方式。毒理学和环境研究的结果差异很大，具体取决于这些不同的碳纳米管形式以及研究的进行方式。

该研究的合著者、纪念大学癌症纳米医学实验室负责人丹尼尔·海勒 (Daniel Heller) 表示：“我们意识到碳纳米管有多种不同形式，如此不同的材料甚至可以归为一个名称，这似乎很奇怪。”斯隆凯特琳癌症中心和莱斯大学校友。

“我们还发现，碳纳米管的毒理学和环境风险在很大程度上取决于这些差异，就像不同形式的二氧化硅如何导致肺部疾病硅肺病或作为牙膏成分帮助保持牙齿清洁一样。”

作者认为，这些材料的数量和普遍性以及风险的微妙和不一致的情况要求对它们进行更精确的分类和定义，以便识别毒理学和环境风险。他们表示，研究人员应采用更加一致的分类方法、测量标准，并考虑碳纳米管材料整个生命周期中潜在的毒理学和环境影响，包括当它们被用来替代有毒或污染性更大的材料时。

作者建议构建一个综合框架来分类、表征和评估碳纳米管的潜在健康、环境和安全影响，因为这将对研究和工业产生积极影响。这些任务将为政策制定者提供数据驱动的工具，以选择性地监管被视为高风险的碳纳米管子集，同时确保对合成、生产、制造、使用、运输和处置的任何限制都是以科学为基础的，并将对环境的破坏降到最低。碳纳米材料这一新兴领域。

此外，向循环碳经济的过渡将意味着研究人员将努力设计消除废物或使用碳价值途径，将使用结束的碳纳米管和基于碳纳米管的产品视为一种资源。

“与其他材料相比，碳纳米管对能源和材料的需求可能要少得多，对环境和社会的影响也更少，这使得它们成为能源转型的理想选择，”合著者、AJ Hartsook 化学与生物分子工程教授兼主任 Matteo Pasquali 说。赖斯的碳中心。“例如，它们是用于大规模电气化的铜和铝以及用于大规模建筑的钢的唯一可靠替代品。

“早期进行的毒理学研究给出了相反的结果，不再适用于新一代材料，新一代材料的结构、纯度和宏观形态得到了更好的控制，”他继续说道。“碳纳米管分类标准化对于从谷壳中筛选出小麦是必要的，这样政策制定者就能够最大限度地减少工人和消费者的风险，同时也为行业、研究人员和公众创造监管的确定性。”

作者认为，从系统角度解决这个问题为扩大碳材料在工业、商业和医疗领域的应用提供了机会;支持一支充满活力、技术精湛的劳动力队伍;确保从实验室到市场的负责任的开发、使用和报废管理;并帮助世界实现全球气候目标和可持续发展目标。