研究人员提出一种结合环境、功能性能以及成本的选择纳米材料的新方法。图片来源：Steve Geringer

工程纳米材料在医药、电子器件、水处理和其他领域都具有很大的应用前景。但是，如果在开始设计材料时没有考虑到对环境的影响，那么长此以往，就可能会阻碍发展的脚步。由耶鲁大学领导的一个研究小组希望能改变这种现状。

在4月30日发表于《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）的这项研究中，耶鲁大学的研究人员概述了一项战略，他们为材料设计者提供必要的工具，以便他们在设计过程的开始阶段就能有效地进行必要的评估。（发表文章DOI: 10.1038/s41565-018-0120-4）

工程纳米材料（ENM）及其产品已经成为传统材料和化学品的潜在高性能替代品。因此，迫切需要将环境和人类健康目标纳入ENM选择和设计过程。在此，基于Ashby材料选择策略的改编框架被提出作为加强选择和设计过程，其包括功能性能以及环境和人类健康考虑。该框架的开发和实施可以为执行ENMs的决策提供信息，以促进有前途的应用并防止意想不到的后果。

工程师通常只注重其产品的功能和成本。而研究人员表示，如果没有考虑到长期使用对环境影响，那就很难预测它的不利影响，而且这些信息的缺失意味着很多意想不到的后果，这往往在产品商业化之后就会被忽视。这更可能会迫使工程师匆匆用另一种材料代替该材料，而实际上这些材料具有同样糟糕甚至更糟的效果。他们还指出，如果在设计过程开始时就已知材料的属性信息，那么这种模式可能会被改变。

“作为一名研究人员，如果我的研究和开发资源有限，我可不想将它浪费在那些因为影响人类健康而不可行的事情上，所以，在开发这一产品前，我现在必须先了解它”化学与环境工程教授，同时也是该研究的共同作者Julie Zimmerman说。

为此，研究人员专开发了一个数据库，作为筛选环境可持续材料选择的工具。它是一张列满各种纳米材料的图表，上面评估了每种材料的尺寸、形状以及诸如毒性和抗菌活性等性能特征。Mark Falinski博士和该研究的主要作者说，这些信息为研究人员在实际开发之前权衡材料的不同影响提供了依据。

“例如，如果我想制造出一种抗菌性好的银纳米颗粒，并且希望用最少的能量来制造，那我可以先看看这种材料的备选方案，”Mark Falinski博士说。

该数据库还允许让研究人员输入他们的数据来壮大他们的数据库。研究人员表示，该项目是环保和材料研究人员一直呼吁的行动，以开发帮助可持续设计选择所需的数据。

John J. Lee化学与环境工程助理教授兼共同资深作者的Desiree Plata表示，他们希望给工程师提供一种方法，避免在制造材料时出现意外后果。

“我认为所有行业的工程师都渴望获得这类信息，他们希望建造能够解决我们这个时代的重大危机的材料，比如获得食物、水和可持续能源。问题是，他们无法以一种快速而简单的方式来评估这种方法的可持续性。今天发表的这篇文章正试图克服这一挑战，为可持续纳米技术铺平道路。”Desiree Plata表示。