Wat zijn nanomaterialen?

De meeste vaste stoffen bestaan uit deeltjes die niet allemaal even groot zijn, maar waarvan het merendeel zich wel tussen een minimum en maximum grootte bevinden. Deze variatie in grootte van de deeltjes wordt een deeltjesgrootteverdeling genoemd. De meeste vaste stoffen worden dus gekenmerkt door een deeltjesgrootteverdeling. Dit geldt ook voor nanomaterialen.

De Europese Commissie heeft in 2011 de “Aanbeveling inzake de definitie van een nanomateriaal” gepubliceerd. Hierin wordt voorgesteld om een nanomateriaal te definiëren als een materiaal bestaande uit deeltjes, waarvan minstens 50 % van de deeltjes een grootte heeft tussen 1 en 100 nanometer. Dit houdt in dat een nanomateriaal ook grotere deeltjes kan bevatten. Deze definitie is voorgesteld om onderscheid te kunnen maken tussen nanomaterialen en niet-nanomaterialen.

Grootte van nanodeeltjes

Nanodeeltjes hebben dus een grootte tussen 1 en 100 nanometer. Om een beeld te geven, één nanometer is 80.000 keer kleiner dan de doorsnede van een menselijke haar. Dit kan in 1, 2 of 3 dimensies het geval zijn. Nanomaterialen kunnen dus voorkomen als plaatjes (bijvoorbeeld klei), buisjes (bijvoorbeeld koolstof nanobuisjes) en ‘bolletjes’ (TiO2).

Kleine deeltjes tussen 1 en 100 nm hebben de neiging te klonteren tot grotere eenheden. Dit wordt aggregeren of agglomereren genoemd. Als de deeltjes losjes tegen elkaar liggen noemen we het agglomereren en als de deeltjes bijna zijn ‘samengesmolten’ noemen we het aggregeren.

Ook deze grotere ‘klontjes’ vallen binnen de definitie, omdat ze eigenlijk zijn opgebouwd uit deeltjes van 1-100 nm. Ze zijn dus niet hetzelfde als grotere deeltjes.

Grotere deeltjes vertonen ander gedrag dan nanodeeltjes; het gedrag van aggregaten en agglomeraten lijkt soms meer op dat van grotere deeltjes en soms meer op dat van nanodeeltjes. Dat hangt af van de omstandigheden.

Drie categorieën nanomaterialen

Grofweg kunnen nanomaterialen worden ingedeeld in drie categorieën:

  • Van nature voorkomende materialen zoals (vulkanisch) as, mineralen, etc.
  • Bijproducten van processen met hoge temperatuur zoals verbranding, industriële processen, lassen, etc.
  • Synthetische nanomaterialen

Synthetische nanomaterialen worden doelbewust geproduceerd vanwege de bijzondere eigenschappen. De discussie over veiligheid van nanomaterialen richt zich vooral op deze categorie.

Veel gebruikte nanomaterialen

Het aanbod van verschillende nanomaterialen is aanzienlijk en de functionaliteiten waarvoor deze nanomaterialen worden gebruikt zijn groot. Zo worden sommige producten ultrasterk of extreem zuinig, andere juist vuilafstotend.

Veel voorkomende nanomaterialen zijn metaaloxides, zoals TiO2, SiO2, ZnO, CeO2, maar ook metalen zoals zilver en aluminium, of koolstofverbindingen zoals koolstofnanobuisjes (carbon nanotubes; CNT). Nanomaterialen worden onder meer gebruikt voor antibacteriële eigenschappen (zilver en TiO2), “easy-to-clean” oppervlakken (TiO2), bescherming tegen UV-licht (TiO2, ZnO, CeO2), verhoogde corrosiebestendigheid (SiO2), brandvertrager (TiO2, SiO2, klei), betere geleiding (CNT), waterzuivering (aluminium, zilver, TiO2) en sterkere en lichtere materialen (CNT). Dit zijn slechts enkele veel voorkomende toepassingen, er zijn nog veel toepassingen mogelijk.