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纳米标准化综述

发布时间:2010-02-02      点击次数:977

人们常说的纳米技术主要是指在原子和分子刻度上的工程学问题,所涉及的尺度比人的头发丝的直径还要小大约1万倍。据估计,2008年的纳米技术市场可望达到290亿美元,这必将促进诸如生物医学、安全、环境、能源、材料和电子器件等领域的纳米相关标准的积极发展。世界各国都逐渐认识到了纳米标准的这种重要性,并纷纷建立相应的开发和研究机构来制定相关的纳米标准,抢占纳米市场的先机。因此,纳米标准问题不仅仅是中国纳米技术发展需要关注焦点之一,更是世界纳米技术发展的一个重要研究课题。本文将对目前世界上一些主要的标准化组织的纳米相关标准的研究和制定工作进行介绍,以此来对世界纳米标准化工作的现状和趋势进行总结和展望。 
 标准通常指由下面三个组织通过的标准,即:标准化组织(International Organization for Standardization-ISO)、电工委员会(International Electrotechnical Committee-IEC)和电信联盟(International ecommunication Union-ITU)。其中ISO和IEC和纳米技术有关系。发达国家和一些行业组织的标准也被各国认可的,我们也应当重视这些标准。
1.纳米标准化现状
1.1 标准化组织纳米标准化委员会(ISO/TC229)委员会简介
 ISO/TC229 的秘书处由英国标准协会(BSI)承担,主席是英国的Peter Hatto教授博士,并由BSI的Jose Alcort担任秘书。由包括我国在内的29个成员国和10个观察国组成。并与ISO / TC 24/SC4(Sizing by methods other than sieving筛子.筛子筛子.筛子及其他粒度分级方法第国四分技术委员会)、ISO/TC201(Surface chemical analysis表面化学分析技术委员会)、ISO/TC202(Mmicrobeam analysis微束分析技术委员会)、OECD(Organisation for Economic Co-operation and Development经济合作与发展组织)等的其它标准化委员会和相应组织保持密切的,同时这些组织也积极参加ISO/TC229的活动。该委员会下设主席顾问委员会和三个工作小组。不同工作小组的工作侧重点不同:
l         工作小组1(WG1):术语和命名法(Terminology and Nomenclature)
召集人:Dr Clive Willis(加拿大);主要工作重点:定义和发展在纳米技术领域内明确的和统一的术语和命名法,以利于信息的交流和促进公众的理解。(Define and develop unambiguous and uniform terminology and nomenclature in the field of nanotechnologies to facilitate communication and to promote common understanding).
l         工作小组2(WG2):测量与表征(Measurement and Characterization)
召集人:一村信吾(日本),主要考虑在计量和参考物质的需要,发展纳米技术的测量、表征和测试方法标准。(The development of standards for measurement, characterization and test methods for nanotechnologies, taking into consideration needs for metrology and reference materials.)
l         工作小组3(WG3):健康、安全和环境(Health, Safety and Environment)
召集人: Mr. Steven Brown(美国),主要集中在发展在纳米技术中的涉及到健康、安全和环境方面的标准(The development of science-based standards in the areas of health, safety, and environmental aspects of nanotechnologies.)
 ISO/TC229的主要工作范围
纳米技术标准化包括下列两个或其中之一的纳米技术的领域:
1. 理解和控制的物质或过程应在纳米尺度范围,即指典型的、但并不完全要求,至少在有一维的方向上在100 纳米以下开始具有尺度依存关系的新颖功能,并可以应用的材料。
2. 可利用的纳米尺度材料的性质是与单个的原子、分子以及大块物质有区别的。纳米尺度材料开发了材料、器件和系统新的性质。具体任务包括发展下列标准:术语和命名原则、计量学和仪器的使用 包括参考样品的规格、测试方法学、计算模型的设计和模拟和基于科学的健康、安全和环境等问题。
 ISO/TC229的全体委员会会议
到目前为止,ISO/TC229已召开了四次全体委员会会议,是召开会议频率较高的委员会之一。该委员会还决定随后几次的全体委员会议将分别在新加坡(2007.12)、法国巴黎(2008.6)、以色列(2008.11)以及美国(2009.6)等国家举行。
ISO TC229的会议(Inaugural Meeting)于2005 年11月9-11日在英国伦敦举行。包括中国、澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、以色列、意大利、日本、韩国、瑞典、瑞士和美国等在内的24个ISO成员国的国家标准协会以及另外8个国家以观察员的身份、总共22个代表团出席了此次会议。代表们对纳米技术委员会的工作范围进行了讨论和归纳,并审查了其结构,每个国家都被给予了就委员会工作计划所集中的领域提出建议的机会。在此次大会上还确立的一个原则:由于纳米技术涉及许多学科,因此需要与许多其他ISO技术委员会和其他标准化组织进行联络和协调。
ISO/TC229的第二次会议(strategic meeting)2006年6月21-23日在日本的 AIST 举行。东京会议议程的重点是该委员会的组织工作。例如,组建主席顾问组(CAG)来研究政策方面的问题。主席顾问组由主席、工作组召集人和各个地区选举出来的其他国家会员组成。在工作组方面,技术委员会zui先在日本制定出“蓝图”、结构或者战略,适时地制定出适当的标准。由于纳米技术涉及许多学科,所以目前相关词汇的定义比较随意。随着纳米技术的成熟,这种方法在某些地方可能存在不准确的表述,容易引起混淆,结果可能会对商业和安全的要求产生不利的影响。因此,结构的制定对ISO/TC 229第1工作组来说是非常重要的。在这一点上,该技术委员会的基本活动主要集中在工作项目建议的定义和编写上,以用于文献研究。美国国内的许多机构都支持这些工作项目建议,并且把它提交给技术委员会,由参与会员国来表决,以获得ISO的批准。一旦这些工作项目建议获得批准,它们将成为相关工作组的主要工作内容。譬如:由英国提交和领导的、主要取自BSI的公开规格说明(PAS)71:2005词汇表:纳米微粒)的ISO/AWI TS 27687(纳米微粒:术语和定义)就是*个获得批准的ISO/TC 229工作项目。
ISO/TC229的第三次会议于2006年12月4-7日在韩国首尔举行。这次会议的主要目的是细化工作组的战略计划。在过去6个月的调查研究的基础上,这次会议的主要工作项目由美国领导的第3工作组负责是第2个获得批准的关于纳米技术的职业健康和安全实务。在第二工作组,鼓励日本、韩国和美国的国内机构提出关于碳纳米管测量方面的工作项目建议。此外,本次会议还认为进一步发展与其他组织之间的也是一项很重要的业务。
ISO/TC229的第四次会议于2007年6月4-7日在德国柏林举行。相比于前几次会议,本次会议主要讨论了TC229的宏观内容,如工作组的组织结构、战略计划和路线图等。并开始把工作重心放在新的工作项目、即讨论各个已批准和待批准的工作项目上。这意味着TC229已基本完成了一个新技术委员会的成立工作,开始进入实质的标准制订阶段。
标准草案介绍
现在介绍目前ISO/TC229正在制定的几个标准草案:
1. ISO/AWI TS 10797 Use of transmission electron microscopy (TEM) in single walled carbon nanotubes (SWCNTs)(单壁碳管测量中透射电子显微镜方法测量单壁纳米碳管术的应用)
2. ISO/AWI TS 10798 Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDXA) in the charaterization of single walled carbon nanotubes (SWCNTs)(使用扫描电子显微术显微镜方法和能量弥射色散X射线分析法表征单壁碳纳米管的特性)
3. ISO/AWI 10801 Nanotechnologies -- Generation of silver nanoparticles for inhalation toxicity testing (纳米技术——吸入银纳米颗粒产生的毒理性检查所用银纳米颗粒的制备测试(改为:为吸入毒性测试用的银纳米颗粒的发生的方法)
4. ISO/AWI 10808 Nanotechnologies -- Monitoring silver nanoparticles in inhalation exposure chambers for inhalation toxicity testing(纳米技术——在吸入暴露室中监测银纳米粒子吸入毒理性测试检查用吸入暴露腔中银纳米离子的监测)
5. ISO/NP TS 10867 Use of NIR -- Photoluminescence -- (NIR-PL) Spectroscopy in the characterization of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)近红外光谱方法表征在单壁碳纳米管『光致荧光光谱(PL)』表征中的应用
6. ISO/NP TS 10868 Use of UV-Vis-NIR absorption spectroscopy in the characterization of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)(紫外-可见-近红外分光光度法吸收光谱方法表征在单壁纳米碳管表征中的应用)
7. ISO/AWI TS 10929 Measurement methods for the characterization of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)(表征多壁纳米碳管特性的测量方法)
8. ISO/WD TS 27687 Nanoparticles - Terminology and definitions(纳米颗粒——术语和定义)
9. ISO/NP 29701 Nanotechnologies -- Endotoxin test on nanomaterial samples for in vitro systems(纳米技术——体外系统的内纳米材料样品的细胞毒素内毒素测试分析)
ISO/TC229进入投票阶段的标准草案:
1. ISO TS XXXXX Nanotechnologies - use of Evolved Gas Analysis-Gas Chromatograph  Mass Spectrometry (EGA-GCMS) in the Characterization of Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs)(气相色谱质谱联用仪在单壁碳管表征中的应用)
2. TS XXXXX Nanotechnologies - Use of Thermo Gravimetric Analysis (TGA) in the purity evaluation of Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNT)(热重分析方法对单壁碳管纯度进行评价)
3. Technical Specification for the Use of Raman Spectroscopy in the Characterization of Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) (技术规范:利用拉曼光谱法对单壁碳管进行表征)
4. Outline of Nanomaterials classification ("Nano tree") (First edition) (纳米材料分类的大纲(纳米树)(*版)。
与ISO/TC229关系紧密的标准化委员会也已出版和正在制定与纳米相关的一系列标准。
 1.2 电工委员会纳米标准化组织(IEC/TC113)委员会简介
2005年,在中国等国家的建议下,电工委员会标准化管理局(IEC/SMB)开始筹备成立纳米相关的标准化技术委员会。2005年9月,IEC成立了纳米技术咨询平台(Advisory Board Nanotechnology,ABN20),全国纳米标准化委员会推荐陈运法研究员作为该咨询平台的专家组成员之一。经会议讨论决定由美国的T. Chapin教授担任IEC/SMB筹备成立的纳米技术委员会主席,秘书处设在德国。目前,IEC/TC113拥有14个成员国和13个观察国。主要工作范围制订属于IEC领域的有关纳米技术标准,并与ISO/TC229配合与协调,避免重复制定标准。
IEC/TC113全体委员会会议
2007年3月,电工委员会纳米技术委员会(IEC/TC113)在德国召开了的成立大会。这次成立大会的主要工作是讨论TC113工作组的工作章程,包括范围、条款、与其它技术委员会的关系等(scope, item, relationship with other TC.etc)。会议同意了现有章程和组织结构,并且建立了两个联合工作组(joint workgroup,JWO),分别由日本和加拿大作为工作组召集人。日本代表团对工作
章程中的一些细节予以保留,特别是关于工作路线、与其它技术委员会的关联(roadmap,relationship with other TC),加拿大代表对于术语联合工作组与
ISO/TC229之间关系持保留意见。值得一提的是,纳米的安全与危害已经引起的关注。加拿大非政府组织ETC Group就关于纳米危险标志进行了投票。这从侧面表示了大家对纳米技术的关心程度,并有利于促进纳米安全和毒理性方面标准研究和制定工作。
 1.3 其它组织和国家的纳米标准化工作
目前,世界各国在加大对纳米技术研究投入的同时,也加大了纳米领域标准化的工作力度,特别是欧、美、日等发达国家,很多已经建立了纳米标准化机构,开展了系统的纳米技术标准化工作。
美国
2005年美国试验与材料协会(ASTM)成立了纳米技术委员会E56,它主要负责制定与纳米技术和纳米材料相关的标准及技术规范,同时协调所有ASTM中与纳米相关的委员会工作, 现有7个分技术委员会。*分技术委员会(E56-1)制定的ASTM E 2456《纳米技术术语》(Standard terminology Relating to Nanotechnology)已通过审批发布,第二分技术委员会(E56-2)的相关8个纳米标准正在制定之中。
欧盟
2004年3月,欧洲标准化委员会组建了一个技术管理局下设的一个临时纳米工作组CEN/BT/WG 166 (Technical Board Work Group)。2006年6月,CEN将其转为正式的纳米技术委员会(CEN/TC 352:Nanotechnologies)其主要任务是优先研究制定纳米技术领域的名词术语。为了适应纳米技术标准化发展的需要,CEN决定成立“纳米技术”技术委员会(CEN/TC352)。在技术委员会的组建过程中,参与各方达成共识。即为了避免工作重复,根据ISO与CEN之间的维也纳防议,CEN/TC352仅致力于ISO不考虑的标准化项目,目前已建立了4个纳米标准化项目。
德国
德国在纳米技术的长期规划中提出加强对制备方法、纳米尺度的检测与表征方面等研究项目的支持,把更多的标准化、规范化项目纳入资助范围。英国英国标准化协会BSI于2004年6月成立了纳米技术委员会(NTI/1:The UK National Committee for Nanotechnologies,并于2005年制定了世界*份纳米术语规范。BSI向ISO建议成立纳米技术的标准化委员会,得到了我国等国家的支持,并获得了ISO/TC229及欧洲标准化组织CEN/TC352纳米技术委员会主席和秘书处职位,BSI并在IEC/TC113成立中起着决定性作用。(同时,BSI还发展与纳米相关的9项新的工作项目,并计划在今年出版。请搞清楚是什么?工作项目出版没有意义?)
日本
日本工业标准协会(JISC)于2006年成为ISO/TC229纳米测量与表征工作组的召集人,并递交了3个关于单壁碳管/富勒烯(SWNT/ Fullerenes)的新项目提案。由通产省、文部科学省牵头,由各行业协会具体负责,制定纳米材料科研和产业的各项标准,目前已进入实质性阶段。JISC还成立了关于纳米技术标准化的路线图的工作组。
 2. 纳米标准化研究展望
纳米技术被称为以原子级度制造任何尺寸产品的技术,能够利用正在更新发展中的技术和工具,将每一个原子和分子置于人们zui期望的位置,从zui根基上将产品制造出来。如果这种材料工艺得以实现,那么将带来整个制造业的彻底革新,对经济、社会、环境和军事层面也具有同样重大的意义。纳米标准化是非常重要的工作,这一点从各国参与ISO/TC229等全体会议上的人员之多就可以体现。在ISO中和纳米技术有关的标准的制定不只是TC229,其他ISO的标准化技术委员会,如ISO/TC201,202,24等也制定了和正在制定和纳米技术相关的标准,其中有若干项标准是有中国科技人员负责的。目前,中国科技人员在这些委员会里还有新的提案。但是在TC229里,我们目前还没有提案,我们正在努力工作,争取有中国的提案。目前,在我国标准化工作是一种政府行为,要求企业、大学和研究院所的科技人员积极参与各项标准化工作。从标准化的原则上讲,标准化不会产生直接的经济效益,但当标准成为技术壁垒时,会对整个国家和社会产业巨大的影响,有时会带来成千上万的损失,这就是为什么美国、日本等国积极制定各种技术标准,谁掌握了标准的制定权,谁就制裁了末来的产品市场。具体到纳米标准,由于处于幼年期和产品的不成熟期,标准的产生和制定缺乏来源的动力,特别是一些工作仍处于基础研究的阶段,还未广泛应用于工业生产。在标准化组织里,纳米技术的标准化工作基本上都是由发达国家牵头开展,我国参与纳米技术标准的人还很少。这与我国纳米科技的地位很不相称,标准化的首要目的是为了便利交换商品和服务,消除贸易技术壁垒。我国科学家也应该积极参与纳米技术标准化的研究和制定,以应对美国、日本、欧盟等国对我国设置的标准壁垒。

行业中国 - 开源多邦  新闻资讯 发表于:2009-12-23 10:43:

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