Hvad er nanomaterialer?

Anvendelse af nanomaterialer dækker meget bredt, og omfatter eksempelvis nanostrukturer, som kan forbedre ydeevnen i computere og anden elektronik, aktive nanopartikler i katalysatorer i biler, nanomedicin, antibakteriel behandling af sportstøj med nanosølv, solfiltre af titaniumdioxid i solcreme, vandafvisende overfladebehandlingsprodukter, nanorør der kan forbedre styrken af letvægtsmaterialer som ketsjere, cykelstel og vindmøller etc.

Nanomaterialerne anvendes altså i vidt forskellige typer af produkter, som er omfattet af forskellige lovgivninger. Almindeligvis kendetegnes nanomaterialer som materialer, der er mindre end 100 nanometer på den korteste led. En nanometer er en milliontedel af en millimeter. Et nanomateriale kan være fremstillet af et i forvejen kendt kemisk stof eller af en helt ny kemisk forbindelse, og det kan bestå både af ét eller flere stoffer. Ved at arbejde med kemiske stoffer, i denne størrelsesordnen, kan man udnytte, at der kan optræde helt nye egenskaber at stoffet, hvilket kan udnyttes teknologisk. Dvs. at størrelsen alene kan give materialet særlige egenskaber.

Et godt eksempel er guld, som er kendt for at være meget svært at få til at indgå i kemiske reaktioner. Hvis man fremstiller guld i nano-form, så skifter det farve, reagerer kraftigt og kan endda bruges til at katalysere kemiske reaktioner (det vil sige at hjælpe andre kemiske reaktioner i gang eller få dem til at gå hurtigere). Andre eksempler på nye egenskaber, som materialer kan opnå når de laves i nanostørrelse er, at de kan blive elektrisk ledende eller magnetiske.

Hvordan fremstilles nanopartikler?
Der findes mange måder at fremstille nanomaterialer på. De kan produceres ved, at de bygges op molekyle for molekyle eller ved, at et fast stof findeles. Den første metode kaldes ofte ”bottom up”, mens den sidste kaldes ”top down” eller mikronisering. Når man taler om nanomaterialer, mener man materialer, som er frembragt under kontrollerede eller styrede betingelser. Dette er i modsætning til de partikler i nanostørrelse, der opstår spontant f.eks. i trafikudstødning, fra afbrænding af træ, stearinlys, tobaksrøg eller fra madlavning, der således ikke er omfattet af begrebet nanomaterialer.

Forskellige typer af nanomaterialer
Nanomaterialer er ligeså forskellige som andre kemiske stoffer. Derfor er det svært at lave en kort beskrivelse af nogle hovedtyper. En relevant måde er dog at tage udgangspunkt i, om nanomaterialet frigives (som partikler eller fibre) så det kan optages f.eks. via huden eller lungerne. Herefter kan man så skelne mellem to typer af nanomaterialer:

1. Opløselige og/eller bionedbrydelige nanomaterialer som eksempelvis liposomer, mikroemulsioner og nanoemulsioner.
2. Uopløselige nanomaterialer som eksempelvis titaniumdioxid, nanosølv, fullerener, nanorør osv.

I forbindelse med potentielle risici ved nanomaterialer over for mennesker og miljø, fokuseres der primært på de uopløselige nanopartikler.

Der fremstilles også produkter, som ikke indeholder deciderede nanopartikler, men hvor der er dannet et meget tyndt lag af nanotykkelse på forskellige overflader efter applicering eller som indeholder nanostrukturer som en del af et fast materiale.
En gruppe af nanomaterialer, der allerede har været anvendt i en årrække er metalliske og keramiske nanomaterialer. De metalliske nanomaterialer består af enkeltmetaller, som f.eks. sølv og guld. De keramiske nanopartikler omfatter metal-oxider, silikater m.m. Eksempler på anvendte metaloxider er siliciumdioxid, titandioxid, zinkoxid, aluminiumoxid og jern(III)oxid. Et eksempel på et nanosilikat er lermineralet montmorillonit.

Et eksempel på nyere nanomaterialer er de såkaldte fullerener, der er en slags "kulstof-bolde” i forskellige størrelser. Et andet eksempel er nanorør (carbon nanotubes), der som ordet siger, er rør med en diameter i nanostørrelse og hvis hovedbestanddel er kulstof.

Fremtidig vækst i udviklingen af nanomaterialer
Udvikling af nye nanomaterialer kan give mulighed for nye produkttyper med forbedrede egenskaber. Derfor er det et område, som prioriteres højt både i Danmark og i EU inden for forskning og udvikling. I fremtiden må det derfor forventes, at en lang række nye nanomaterialer udvikles og tages i brug. I Danmark ses det bl.a. i det teknologiske fremsyn, som er et initiativ som handler om at analysere og perspektivere udviklingen inden for en række af fremtidens teknologier. Det er Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Udvikling der står bag det teknologiske fremsyn. Desuden har højteknologifonden valgt nanoteknologi som et af sine fokusområder. I EU ses det bl.a. i EU's forskningsstrategi og EU’s action plan for nanoteknologi.

Teknologisk fremsyn (på fi.dk)
Højteknologifondens fokusområder (på hoejteknologifonden.dk)
EU's forskningsstrategi for nanoteknologi (pdf, på ec.europa.eu)
EU’s action plan for nanoteknologi (pdf, på ec.europa.eu)

Nanoteknologiske centre
Der er i Danmark taget en lang række initiativer, som vedrører forskning, vidensopbygning og samarbejde omkring nanoteknologi. Der er i mange tilfælde tale om centre, som samler mange institutioners indsats på området. Her foregår en del af udviklingen af nye nanoteknologiske materialer. Nedenfor har vi valgt et par eksempler ud, hvor det er muligt at læse mere om deres forskningsprojekter.

Center for Nanoteknologi på Danmarks Tekniske Universitet (nano.dtu.dk)
Nano-Science Center på Københavns Universitet (nano.ku.dk)
Teknologisk Institut (teknologisk.dk)
Nano Øresund (nano-oresund.org)
FORCE Technology (force.dk)

Links med information om hvad nanomaterialer er
Nedenstående er en oversigt over links hvor du kan få flere detaljer om hvad nanomaterialer er:

National Institute for Occupational Safety and Health (USA) (på cdc.gov)
Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø (på arbejdsmiljøforskning.dk)

Du kan læse mere om hvad nanomaterialer anvendes til her:

Hvor findes nanomaterialer?