ICS 13.100 52
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 33715—2017
纳米技术 纳米技术职业场所健康和安全指南
Nanotechnologies-Health and safety practices in occupational
settings relevant to nanotechnologies
(ISO/TR12885:2008,MOD)
2017-12-01实施
2017-05-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T33715—2017
目 次
前言引言 1范围 2 纳米材料：概述与制备 2.1工程化的纳米材料
2.1.1 含碳纳米材料 2.1.2 氧化物纳米材料 2.1.3 金属纳米材料 2.1.4 量子点 2.1.5 有机聚合物纳米材料 2.1.6 仿生纳米材料 2.2制备方法
2.2.1 典型制备方法 2.2.2 气溶胶法 2.2.3 气相沉积法 2.2.4 胶体/自组装方法 2.2.5 电镀 2.2.6 静电纺丝 2.2.7 研磨法
3危害表征
3.1 对健康的影响 3.1.1 基本原理和不确定性 3.1.2 伴生或天然纳米颗粒及纳米纤维的健康效应信息 3.1.3 颗粒表面积、表面化学特性和数目与其毒性的关系 3.1.4 纳米颗粒引起的炎症反应 3.1.5 动物和细胞水平的研究 3.1.6 细颗粒和纳米颗粒的流行病学研究 3.2物理危害 3.2.1放热事件 3.2.2纳米材料生产风险 4纳米材料暴露评估 4.1概述 ......... 4.2纳米材料暴露评估的科学框架
4.2.1暴露途径 4.2.2空气中纳米材料暴露评估的度量标准 4.3颗粒物暴露表征方法综述 4.3.1概述
0 GB/T33715—2017
4.3.2 质量浓度 4.3.3 数量浓度 4.3.4表面积浓度 4.3.5纳米颗粒尺寸分布检测 4.3.6样品收集表征 4.3.7 高长径比纳米颗粒的检测 4.3.8采样方法 4.4皮肤暴露评估. 4.4.1采样 4.4.2样品表征 4.5 体内暴露剂量评估 4.6 讨论 5工作场所风险评估· 5.1引言和适用范围 5.2纳米材料风险评估
1.3
15
A
18
18 19 19 20
20 20 20 21 2 21 23 23 23 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 33 37 37
5.2.1定量和定性风险评估 5.2.2危险源辨识 5.2.3 暴露效应剂量反应评估 5.2.4 暴露评估 5.2.5 风险表征 5.3结论
+
..
6控制方法学 6.1介绍 6.2关于控制方法学中风险评估的含义
6.2.1控制策略 6.3控制方法学考查 6.3.1预防… 6.3.2 控制策略学 6.3.3 危害消除 通过有效设计 6.3.4原料、产品、过程和设备的替换 6.3.5工程技术 6.3.6工作场所暴露控制的管理方法 6.3.7 工作环境评估 6.3.8人体防护设备（(PPE) 6.4健康监视 6.5 产品监管附录A（资料性附录） 符号和缩略语· 参考文献
.
..
..
41
42
45
48
ⅡI GB/T33715—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO/TR12885：2008《纳米技术纳米技术职业场所健康和安全
指南》。
本标准与ISO/TR12885：2008相比在结构上进行了调整，调整内容如下：
将ISO/TR12885：2008第1章作为本标准的引言，ISO/TR12885：2008第2章作为本标准的第1章，后面所有章条编号类推；
一将ISO/TR12885：2008每章后面的参考文献移至本标准的最后面，并进行重新编号；一将索引6.1和索引6.2，分别改为表4和表5 由于纳米技术飞速发展，ISO/TR12885：2008中部分技术内容已过时，本标准对此进行了修改：
本标准第1章中，除保留ISO/TR12885：2008第2章第3段第1句外，删除第3段关于本标准同步和更新的相关内容；一本标准2.1中，除保留ISO/TR12885：2008中3.1第2段第1句外，删除第2段和第3段关于纳米材料分类和纳米物体的介绍性内容； -本标准2.1.1.1中，删除ISO/TR12885：2008的3.1.1.1中“富勒烯在锂离子电池、太阳能电
池、燃料电池、氧和甲烷存储材料、塑料、油和橡胶添加剂、癌症和艾滋病（AIDS)治疗等领域的潜在应用研究相当活跃”；一本标准2.2.7中，删除ISO/TR12885：2008的3.2.7中“此类方法可达到每小时几吨的产量”；一本标准3.1.5.1中，删除ISO/TR12885：2008的4.1.5.1中但单壁CNTs含量很高的富勒烯烟尘的饱和溶液经过滤处理后，在皮肤过敏实验中不引起志愿者产生烧灼和过敏症状。在经
过修饰的德莱赛测试实验中，纳米管悬浮液滴入野免眼睛中也不引起烧灼症状”；一本标准3.1.5.4中，删除ISO/TR12885：2008的4.1.5.4第2段中“体外研究表明”；一本标准3.1.6中，删除ISO/TR12885：2008中4.1.6第3段关于颗粒物对人体影响的不确定
性等内容；一本标准4.3.7中，删除ISO/TR12885：2008的5.3.7第4段中“目前仅发表了一篇关于碳纳米
纤维处理设备暴露评估的文章”。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准主要起草单位：国家纳米科学中心、中国医学科学院基础医学研究所。 本标准主要起草人：吴晓春、纪英露、陈春英、许海燕、白茹、郭玉婷。
II GB/T337152017
引言
纳米科技快速发展，对全球工业和社会生活的各个方面产生影响。通过发展经济、提高生活质量、 改善和保护公众健康及环境，纳来科技的国际标准化应该为推动人类社会进步和可持续发展做出责献。 许多新的纳米材料将进入市场和工作场所。这些新材料会给相关从业人员带来潜在的职业安全和健康风险，应该借助国际标准加以适当的规范。本标准汇总纳米科技相关的职业安全和健康条例方面的实用信息。
纳米技术涉及的是纳米尺度的材料。根据定义，“纳米尺度”是指处于1nm～100nm之间的尺寸范围。1nm是10-9m或一百万分之一毫米。例如，人头发的直径在10000nm～100000nm，单个血红细胞直径大约5000nm，病毒的尺寸通常在10nm～100nm，单个DNA分子直径大约2nm。纳米技术是物理、化学、生物、工程、电子、材料、应用和概念的复杂组合，关键界定特征是尺寸。
纳米材料具有独特的物理化学性质，可望对计算机、生物医学和能源等诸多领域产生推动作用。但对新出现的纳来材料的职业健康和安全效应还知之甚少。这是因为纳来技术是一个相对较新的技术，因而缺乏人体暴露和工作条件影响等相关资料。因此，现阶段我们难以准确预测特定纳米材料暴露对从业人员健康的影响。特别是，我们对工作场所（或更大区域)纳米颗粒的测量能力受限于目前的技术水平。纳米技术对我们提出了新挑战。因为纳米材料的性质不仅依赖于传统的化学结构和组成，还依赖于其尺寸和形状。这些额外特性的测量是准确评估工作场所纳米材料必不可少的。此外，人体对大多数纳米材料的识别和适时响应的能力也几乎一无所知。另一方面，某些特定纳米结构材料（如炭黑和合成无定形二氧化硅）的毒性和流行病学数据则是已知的
现有的科学知识在纳米材料的识别、表征和潜在的职业暴露评价等方面存在许多差距。这些知识差距可以通过多学科交叉得到完美解决。在这一发展迅速的领域中，职业健康的从业者、科学家以及毒理学从业者（包括医学科学家和环境科学家）对守护公众健康起着至关重要的作用。此外，合作研究（特别是国际间的合作)对在合理时间范围内提供关键信息也很重要。
IV GB/T33715—2017
纳米技术纳米技术职业场所健康和安全指南
1范围
本标准给出了与纳米技术相关的职业场所的健康和安全指南。 本标准侧重于纳米材料职业制造和应用相关的健康和安全条例。本标准提供的信息可以帮助相关
公司、研究人员、劳动者和其他人员在生产、操作、使用和处理纳来材料时防止产生对健康和安全不利的后果。这些建议广泛适用于一系列的纳米材料及应用。
本标准是基于目前能够得到的关于纳米技术的信息，包括表征、健康效应、暴露评估和控制条例。
2纳米材料：概述与制备
2.1工程化的纳米材料
工程化的纳米材料是为了特定目的或功能而设计制造的纳米材料，包括纳米物体和纳米结构材料。 纳米物体定义为有一个（纳米片）、两个（纳米棒）或三个外部尺寸（纳米颗粒）在纳米尺度（药1nm～ 100nm之间)的材料。纳米结构材料则包括纳米物体包理于固体基质的纳米复合物、纳来物体无规连接形成的聚集体和团聚体，或其有序组装体，如富勒烯或碳纳米管晶体。本标准将主要针对纳米物体及其简单组装体。
目前已使用的或积极研发中的相对简单的纳米材料可以按照尺寸和主要的化学组成来分类。 2.1.1含碳纳米材料 2.1.1.1富勒烯
富勒烯可以设想成碳原子与三个最近邻碳原子通过化学键构成的球状笼子的一个化学实体。其中众所周知的一个例子是足球状的C6o富勒烯。富勒烯分子可以包含28至超过100个碳原子。有一些实验研究报道了含有1500个原子，直径为8.2nm的富勒烯分子[2]。从理论计算来考虑，更大的富勒烯分子也可能存在[3]。被称作碳纳米洋葱的多壳层类富勒烯纳米颗粒尺寸可以从4nm～36nm[4]。 2.1.1.2炭黑
炭黑是由部分无定形碳以球形或近球形的颗粒融合聚集，并以强相互作用形成的团聚体，通常会进一步组装形成宏观的小球[5]。炉黑在世界范围内占据98%的炭黑产量，平均聚集体直径在80nm～ 500nm，其中一次颗粒的平均尺寸介于11nm～95nm。炭黑的主要工业用途是涂料和橡胶制品的增强填料，特别是轮胎。 2.1.1.3碳纳米纤维
碳纳米纤维呈圆柱状或锥状结构，其直径从几纳米到上百纳米，长度从亚微米到几毫米。内部结构是由弯曲的碳层堆积形成圆锥（人字形结构)或杯（竹节结构)状结构[6）。纳米纤维不同于碳纳米管的最主要的特征是堆登的碳层与纤维轴形成非零度角。当碳层平行于纤维轴，则形成碳纳来管（见下一部分）。由于碳纳米纤维存在着沿纤维轴“面内”和“面间”的输运和机械性质，及与石墨类似的未饱和键，
1 GB/T33715—2017
具有与碳纳米管不同的性质。
碳纳来纤维是用富含碳的气体，如碳氢化合物，在金属催化剂的作用下通过化学气相沉积过程产
生[7]。利用催化等离子增强的化学气相沉积过程可以使碳纳米纤维的结构和组成得到更好的控制[8]。 碳纳来纤维已实现工业级的生产，用于聚合物添加剂，气体存储材料和催化剂载体9。
2.1.1.4碳纳米管
碳纳米管是碳材料大家族中的一员，是碳层卷成的管状结构。碳纳米管可由单层（单壁）或多层（多壁碳层卷曲而成。单壁碳纳米管可以是开口的，也可以是闭口的，取决于其末端是否有富勒烯包裹。 碳纳米管的直径可小至0.7nm，长度则可达几厘米[10.11]。多壁碳纳米管的直径则可达100nm[12]。
由于碳层的卷曲方式不同，碳纳米管可表现出金属或半导体特性，且其电子响应可通过元素取代进行调控[13]。碳纳米管重量比钢轻六倍，强度却高出六十倍[14]。它们被认为是极好的导热体，具有很强的分子吸收能力以及化学及热稳定性好[15]。
目前正在进行的应用研究包括聚合物复合材料、电磁屏蔽、电子场发射、超级电容器、电池、储氢和结构复合材料。其合成方法主要有两类，一类是通过激光或电弧放电产生元素碳，另一类是碳源借助催化剂或等离子体在较低温度产生碳【16]。
一些国家已开始出现规模化量产碳纳米管的商业制造和销售。
2.1.1.5石墨烯纳米层
石墨烯片层是碳单层结构，可以看作是碳原子与其最近邻的三个碳原子成键形成的六角网络结构。 通过面外变形碳层的有效厚度约为1nm。石墨烯表现出独特的电子、磁、光和机械性质，可望用于平板柔性电子器件和涂层17]。目前，微机械剥离是其主要制备方法。 2.1.2氧化物纳米材料
纳米颗粒以软团聚和硬团聚形式存在的金属氧化物纳米结构材料主要用于涂料和防晒添加剂，通常以涂布的方式取得预期的用途。主要生产方法包括喷雾热解、激光烧蚀和液相合成。
纳米金属氧化物既能长成各种简单形状，如纳米棒、纳米管[18]、纳米薄片，又能长成诸如纳米刷、纳米弹簧和纳米带[19]那样的更为复杂的结构。这些纳米结构表现出独特的电子性质，可望在光电子技术、传感、能量转化和医学上具有新颖的应用。
通过气相合成或液相的化学过程（如沉淀或溶胶-凝胶过程）可将无定形二氧化硅制成由5nm～ 10nm的一次颗粒形成的硬聚集体（1uμm～40μm）的纳米结构材料。其一次颗粒不能单独存在；在颗粒的形成和生长过程中，聚集和团聚起主导作用。人工合成的无定形二氧化硅已广泛用于工业领域，主要涉及橡胶增强、液体增稠、粉末无障碍流动或作为毛面剂、吸附剂和绝热材料的一部分[20.21]。
2.1.3金属纳米材料
金纳米颗粒是研究最为广泛的金属纳米颗粒之一。其典型特征是位于可见光谱区的表面等离激元共振，该光学响应对周围环境改变、颗粒尺寸和形状以及在共振系统中的局域光学作用敏感。金纳来颗粒这一独特性质可用于诸如光学标记和热靶向的癌症治疗等领域。在金属纳米颗粒中，银纳米颗粒产量最大，因其抗微生物活性从创伤敷料到洗衣机消毒剂等不同领域具有广泛应用[22]。
特定尺寸和形状金属纳米颗粒可利用金属离子的液相还原得到[23]。 钻、金和铜等金属的纳米线可以是导体或半导体，可用于纳米器件的电子传输16]。纳米导线一般
通过模板法的气相或液相沉积获得16］，沉积过程包括电化学沉积和化学气相沉积。模板可通过多种途径获得，如刻蚀或采用其他材料（如纳米管）16)。
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GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 33715—2017
纳米技术 纳米技术职业场所健康和安全指南
Nanotechnologies-Health and safety practices in occupational
settings relevant to nanotechnologies
(ISO/TR12885:2008,MOD)
2017-12-01实施
2017-05-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T33715—2017
目 次
前言引言 1范围 2 纳米材料：概述与制备 2.1工程化的纳米材料
2.1.1 含碳纳米材料 2.1.2 氧化物纳米材料 2.1.3 金属纳米材料 2.1.4 量子点 2.1.5 有机聚合物纳米材料 2.1.6 仿生纳米材料 2.2制备方法
2.2.1 典型制备方法 2.2.2 气溶胶法 2.2.3 气相沉积法 2.2.4 胶体/自组装方法 2.2.5 电镀 2.2.6 静电纺丝 2.2.7 研磨法
3危害表征
3.1 对健康的影响 3.1.1 基本原理和不确定性 3.1.2 伴生或天然纳米颗粒及纳米纤维的健康效应信息 3.1.3 颗粒表面积、表面化学特性和数目与其毒性的关系 3.1.4 纳米颗粒引起的炎症反应 3.1.5 动物和细胞水平的研究 3.1.6 细颗粒和纳米颗粒的流行病学研究 3.2物理危害 3.2.1放热事件 3.2.2纳米材料生产风险 4纳米材料暴露评估 4.1概述 ......... 4.2纳米材料暴露评估的科学框架
4.2.1暴露途径 4.2.2空气中纳米材料暴露评估的度量标准 4.3颗粒物暴露表征方法综述 4.3.1概述
0 GB/T33715—2017
4.3.2 质量浓度 4.3.3 数量浓度 4.3.4表面积浓度 4.3.5纳米颗粒尺寸分布检测 4.3.6样品收集表征 4.3.7 高长径比纳米颗粒的检测 4.3.8采样方法 4.4皮肤暴露评估. 4.4.1采样 4.4.2样品表征 4.5 体内暴露剂量评估 4.6 讨论 5工作场所风险评估· 5.1引言和适用范围 5.2纳米材料风险评估
1.3
15
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20 20 20 21 2 21 23 23 23 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 33 37 37
5.2.1定量和定性风险评估 5.2.2危险源辨识 5.2.3 暴露效应剂量反应评估 5.2.4 暴露评估 5.2.5 风险表征 5.3结论
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6控制方法学 6.1介绍 6.2关于控制方法学中风险评估的含义
6.2.1控制策略 6.3控制方法学考查 6.3.1预防… 6.3.2 控制策略学 6.3.3 危害消除 通过有效设计 6.3.4原料、产品、过程和设备的替换 6.3.5工程技术 6.3.6工作场所暴露控制的管理方法 6.3.7 工作环境评估 6.3.8人体防护设备（(PPE) 6.4健康监视 6.5 产品监管附录A（资料性附录） 符号和缩略语· 参考文献
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ⅡI GB/T33715—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO/TR12885：2008《纳米技术纳米技术职业场所健康和安全
指南》。
本标准与ISO/TR12885：2008相比在结构上进行了调整，调整内容如下：
将ISO/TR12885：2008第1章作为本标准的引言，ISO/TR12885：2008第2章作为本标准的第1章，后面所有章条编号类推；
一将ISO/TR12885：2008每章后面的参考文献移至本标准的最后面，并进行重新编号；一将索引6.1和索引6.2，分别改为表4和表5 由于纳米技术飞速发展，ISO/TR12885：2008中部分技术内容已过时，本标准对此进行了修改：
本标准第1章中，除保留ISO/TR12885：2008第2章第3段第1句外，删除第3段关于本标准同步和更新的相关内容；一本标准2.1中，除保留ISO/TR12885：2008中3.1第2段第1句外，删除第2段和第3段关于纳米材料分类和纳米物体的介绍性内容； -本标准2.1.1.1中，删除ISO/TR12885：2008的3.1.1.1中“富勒烯在锂离子电池、太阳能电
池、燃料电池、氧和甲烷存储材料、塑料、油和橡胶添加剂、癌症和艾滋病（AIDS)治疗等领域的潜在应用研究相当活跃”；一本标准2.2.7中，删除ISO/TR12885：2008的3.2.7中“此类方法可达到每小时几吨的产量”；一本标准3.1.5.1中，删除ISO/TR12885：2008的4.1.5.1中但单壁CNTs含量很高的富勒烯烟尘的饱和溶液经过滤处理后，在皮肤过敏实验中不引起志愿者产生烧灼和过敏症状。在经
过修饰的德莱赛测试实验中，纳米管悬浮液滴入野免眼睛中也不引起烧灼症状”；一本标准3.1.5.4中，删除ISO/TR12885：2008的4.1.5.4第2段中“体外研究表明”；一本标准3.1.6中，删除ISO/TR12885：2008中4.1.6第3段关于颗粒物对人体影响的不确定
性等内容；一本标准4.3.7中，删除ISO/TR12885：2008的5.3.7第4段中“目前仅发表了一篇关于碳纳米
纤维处理设备暴露评估的文章”。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准主要起草单位：国家纳米科学中心、中国医学科学院基础医学研究所。 本标准主要起草人：吴晓春、纪英露、陈春英、许海燕、白茹、郭玉婷。
II GB/T337152017
引言
纳米科技快速发展，对全球工业和社会生活的各个方面产生影响。通过发展经济、提高生活质量、 改善和保护公众健康及环境，纳来科技的国际标准化应该为推动人类社会进步和可持续发展做出责献。 许多新的纳米材料将进入市场和工作场所。这些新材料会给相关从业人员带来潜在的职业安全和健康风险，应该借助国际标准加以适当的规范。本标准汇总纳米科技相关的职业安全和健康条例方面的实用信息。
纳米技术涉及的是纳米尺度的材料。根据定义，“纳米尺度”是指处于1nm～100nm之间的尺寸范围。1nm是10-9m或一百万分之一毫米。例如，人头发的直径在10000nm～100000nm，单个血红细胞直径大约5000nm，病毒的尺寸通常在10nm～100nm，单个DNA分子直径大约2nm。纳米技术是物理、化学、生物、工程、电子、材料、应用和概念的复杂组合，关键界定特征是尺寸。
纳米材料具有独特的物理化学性质，可望对计算机、生物医学和能源等诸多领域产生推动作用。但对新出现的纳来材料的职业健康和安全效应还知之甚少。这是因为纳来技术是一个相对较新的技术，因而缺乏人体暴露和工作条件影响等相关资料。因此，现阶段我们难以准确预测特定纳米材料暴露对从业人员健康的影响。特别是，我们对工作场所（或更大区域)纳米颗粒的测量能力受限于目前的技术水平。纳米技术对我们提出了新挑战。因为纳米材料的性质不仅依赖于传统的化学结构和组成，还依赖于其尺寸和形状。这些额外特性的测量是准确评估工作场所纳米材料必不可少的。此外，人体对大多数纳米材料的识别和适时响应的能力也几乎一无所知。另一方面，某些特定纳米结构材料（如炭黑和合成无定形二氧化硅）的毒性和流行病学数据则是已知的
现有的科学知识在纳米材料的识别、表征和潜在的职业暴露评价等方面存在许多差距。这些知识差距可以通过多学科交叉得到完美解决。在这一发展迅速的领域中，职业健康的从业者、科学家以及毒理学从业者（包括医学科学家和环境科学家）对守护公众健康起着至关重要的作用。此外，合作研究（特别是国际间的合作)对在合理时间范围内提供关键信息也很重要。
IV GB/T33715—2017
纳米技术纳米技术职业场所健康和安全指南
1范围
本标准给出了与纳米技术相关的职业场所的健康和安全指南。 本标准侧重于纳米材料职业制造和应用相关的健康和安全条例。本标准提供的信息可以帮助相关
公司、研究人员、劳动者和其他人员在生产、操作、使用和处理纳来材料时防止产生对健康和安全不利的后果。这些建议广泛适用于一系列的纳米材料及应用。
本标准是基于目前能够得到的关于纳米技术的信息，包括表征、健康效应、暴露评估和控制条例。
2纳米材料：概述与制备
2.1工程化的纳米材料
工程化的纳米材料是为了特定目的或功能而设计制造的纳米材料，包括纳米物体和纳米结构材料。 纳米物体定义为有一个（纳米片）、两个（纳米棒）或三个外部尺寸（纳米颗粒）在纳米尺度（药1nm～ 100nm之间)的材料。纳米结构材料则包括纳米物体包理于固体基质的纳米复合物、纳来物体无规连接形成的聚集体和团聚体，或其有序组装体，如富勒烯或碳纳米管晶体。本标准将主要针对纳米物体及其简单组装体。
目前已使用的或积极研发中的相对简单的纳米材料可以按照尺寸和主要的化学组成来分类。 2.1.1含碳纳米材料 2.1.1.1富勒烯
富勒烯可以设想成碳原子与三个最近邻碳原子通过化学键构成的球状笼子的一个化学实体。其中众所周知的一个例子是足球状的C6o富勒烯。富勒烯分子可以包含28至超过100个碳原子。有一些实验研究报道了含有1500个原子，直径为8.2nm的富勒烯分子[2]。从理论计算来考虑，更大的富勒烯分子也可能存在[3]。被称作碳纳米洋葱的多壳层类富勒烯纳米颗粒尺寸可以从4nm～36nm[4]。 2.1.1.2炭黑
炭黑是由部分无定形碳以球形或近球形的颗粒融合聚集，并以强相互作用形成的团聚体，通常会进一步组装形成宏观的小球[5]。炉黑在世界范围内占据98%的炭黑产量，平均聚集体直径在80nm～ 500nm，其中一次颗粒的平均尺寸介于11nm～95nm。炭黑的主要工业用途是涂料和橡胶制品的增强填料，特别是轮胎。 2.1.1.3碳纳米纤维
碳纳米纤维呈圆柱状或锥状结构，其直径从几纳米到上百纳米，长度从亚微米到几毫米。内部结构是由弯曲的碳层堆积形成圆锥（人字形结构)或杯（竹节结构)状结构[6）。纳米纤维不同于碳纳米管的最主要的特征是堆登的碳层与纤维轴形成非零度角。当碳层平行于纤维轴，则形成碳纳来管（见下一部分）。由于碳纳米纤维存在着沿纤维轴“面内”和“面间”的输运和机械性质，及与石墨类似的未饱和键，
1 GB/T33715—2017
具有与碳纳米管不同的性质。
碳纳来纤维是用富含碳的气体，如碳氢化合物，在金属催化剂的作用下通过化学气相沉积过程产
生[7]。利用催化等离子增强的化学气相沉积过程可以使碳纳米纤维的结构和组成得到更好的控制[8]。 碳纳来纤维已实现工业级的生产，用于聚合物添加剂，气体存储材料和催化剂载体9。
2.1.1.4碳纳米管
碳纳米管是碳材料大家族中的一员，是碳层卷成的管状结构。碳纳米管可由单层（单壁）或多层（多壁碳层卷曲而成。单壁碳纳米管可以是开口的，也可以是闭口的，取决于其末端是否有富勒烯包裹。 碳纳米管的直径可小至0.7nm，长度则可达几厘米[10.11]。多壁碳纳米管的直径则可达100nm[12]。
由于碳层的卷曲方式不同，碳纳米管可表现出金属或半导体特性，且其电子响应可通过元素取代进行调控[13]。碳纳米管重量比钢轻六倍，强度却高出六十倍[14]。它们被认为是极好的导热体，具有很强的分子吸收能力以及化学及热稳定性好[15]。
目前正在进行的应用研究包括聚合物复合材料、电磁屏蔽、电子场发射、超级电容器、电池、储氢和结构复合材料。其合成方法主要有两类，一类是通过激光或电弧放电产生元素碳，另一类是碳源借助催化剂或等离子体在较低温度产生碳【16]。
一些国家已开始出现规模化量产碳纳米管的商业制造和销售。
2.1.1.5石墨烯纳米层
石墨烯片层是碳单层结构，可以看作是碳原子与其最近邻的三个碳原子成键形成的六角网络结构。 通过面外变形碳层的有效厚度约为1nm。石墨烯表现出独特的电子、磁、光和机械性质，可望用于平板柔性电子器件和涂层17]。目前，微机械剥离是其主要制备方法。 2.1.2氧化物纳米材料
纳米颗粒以软团聚和硬团聚形式存在的金属氧化物纳米结构材料主要用于涂料和防晒添加剂，通常以涂布的方式取得预期的用途。主要生产方法包括喷雾热解、激光烧蚀和液相合成。
纳米金属氧化物既能长成各种简单形状，如纳米棒、纳米管[18]、纳米薄片，又能长成诸如纳米刷、纳米弹簧和纳米带[19]那样的更为复杂的结构。这些纳米结构表现出独特的电子性质，可望在光电子技术、传感、能量转化和医学上具有新颖的应用。
通过气相合成或液相的化学过程（如沉淀或溶胶-凝胶过程）可将无定形二氧化硅制成由5nm～ 10nm的一次颗粒形成的硬聚集体（1uμm～40μm）的纳米结构材料。其一次颗粒不能单独存在；在颗粒的形成和生长过程中，聚集和团聚起主导作用。人工合成的无定形二氧化硅已广泛用于工业领域，主要涉及橡胶增强、液体增稠、粉末无障碍流动或作为毛面剂、吸附剂和绝热材料的一部分[20.21]。
2.1.3金属纳米材料
金纳米颗粒是研究最为广泛的金属纳米颗粒之一。其典型特征是位于可见光谱区的表面等离激元共振，该光学响应对周围环境改变、颗粒尺寸和形状以及在共振系统中的局域光学作用敏感。金纳来颗粒这一独特性质可用于诸如光学标记和热靶向的癌症治疗等领域。在金属纳米颗粒中，银纳米颗粒产量最大，因其抗微生物活性从创伤敷料到洗衣机消毒剂等不同领域具有广泛应用[22]。
特定尺寸和形状金属纳米颗粒可利用金属离子的液相还原得到[23]。 钻、金和铜等金属的纳米线可以是导体或半导体，可用于纳米器件的电子传输16]。纳米导线一般
通过模板法的气相或液相沉积获得16］，沉积过程包括电化学沉积和化学气相沉积。模板可通过多种途径获得，如刻蚀或采用其他材料（如纳米管）16)。
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