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石墨烯染发新技术——是喜还是忧?
点击次数:494 发布时间:2018-06-08

 

 

图片来源:Evgeny Savchenko/Shutterstock.com

 

石墨烯是纳米材料界的“时尚宠儿”。2004年,诺贝尔奖得主安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)分离出超薄的碳原子平面薄膜。自此以后,石墨烯在许多领域找到了新兴的应用前景,包括电子器件、热能系统,净水技术,甚至是高尔夫球制造。根据上月美国西北大学的一项zui的新研究显示,石墨烯有潜力向美容行业挺进,主攻美发染发方向。

 

其实,在古老的美容行业中,染发问题可谓是“世纪难题”:过度频繁的染发会对顺滑的秀发造成不可修复的损伤。染发的过程可能看似稀松平常,手法简单,但其实是一套相当复杂的化学过程。人类头发zui外层的角质层由鳞片状的细胞交叠而成。化学染发剂通过使用刺鼻的化学物质,比如氨和漂白剂,强行打开角质层鳞片,让染色分子进入头发内部,然后在其中启动化学反应,产生更多的颜色。这个过程不但会让头发变得更加脆弱,一些小分子还具有毒性。头发颜色染得更深,所需要用到的有毒化学物质就越多。

 

如今,由美国西北大学 McCormick 工程与应用科学学院黄嘉兴教授领导的团队使用科学材料,解决了这一老大难问题。研究人员利用石墨烯超材料研制出一种新型无毒、无害并持久不掉色的染发剂。该染发剂的制作过程及随后的染发工序相当简易:他们首先制备出氧化石墨烯,是石墨烯的一种衍生物,其中额外添加进一些氧原子和氢原子,然后将氧化石墨烯与凝胶混合在一起。接下来,他们将黑色凝胶喷洒在人类金发样本上,等凝胶变干,整个过程不到10分钟。这项新研究于上月15日发表在学术期刊 Chem 上,研究人员报道这种方法非常奏效:发丝被包裹在约2微米厚的石墨烯层内(人类头发丝的直径通常为10-200微米。),在洗了30次头发以后头发仍不褪色。

 

染发前后对比图

图片来源:sciencedirect。com 

 

石墨烯材料本身的几何形状使得它成为更安全的替代品。因为传统化学染发剂中的小分子能够轻易地被吸入或者穿过皮肤屏障,而大尺寸的石墨烯原子则无法进入体内。此外,黄教授的石墨烯染发剂拥有一个zui重要的特色,就是它纯黑的颜色。而且研究团队用的氧化石墨烯是一种造价更低、更易制得的氧化衍生物。提到自己的研究成果,黄教授信心满满:“我们的染发剂并不要求超高质量的石墨烯,这解决了一个非常实际的问题。因此,我对它的应用前景持乐观态度。”

 

到目前为止,研究人员已经研发出棕色和黑色的石墨烯染发剂。接下来,他们计划尝试开发出更多的颜色。

 

当然,现在你去商店还买不到石墨烯染发剂,但是科学家希望,随着更多研究的展开,有朝一日我们有机会拥有这款新产品。如果终成事实,你还会享受一个额外福利:石墨烯擅长导电,所以,有了石墨烯染发剂,从此告别因静电飞扬的发丝了!

 

各位美发小仙女看了上面的消息,是不是已经欢欣雀跃,跃跃欲试这个新“黑科技”产品了?且慢,秉持着怀疑的科学精神,我们需要详细了解一下,这种神奇碳材料的新用法到底有多安全,多可靠?是不是存在隐藏的风险?

 

来自亚利桑那州大学创新风险实验室的主任 Andrew Maynard 对这项新发明就持谨慎的怀疑态度。Andrew 拥有多年研究纳米工程材料对健康和环境潜在影响的经验,他担忧的主要原因是,该研究并没有明显的证据支持石墨烯染发剂的安全性。

 

担忧之一:小小材料,可能蕴藏着大大问题

  

像石墨烯和氧化石墨烯这样的纳米工程材料本身并无害。但根据其颗粒的形状大小、化学属性和应用方式,材料会有一些不同寻常的表现。正由于这点,长期以来,研究人员在进行广泛测试之前,都会谨慎地开出材料的“健康证明”。虽然目前为止,大部分研究数据没有直接表明石墨烯特别危险,但同时也不表示它万分安全。

 

在快速搜索了过去几年发表的相关科研论文之后,我们发现从2004年起,有超过2000项公布的研究提到了石墨烯的毒性,仅2017年一年就有将近500篇这样的文章。

 

数量不断增加的研究显示,当足够数量的石墨烯进入人体内或者环境中,是可能会产生危害的。比如,2016年的一个评论就指出,吸入高剂量石墨烯氧化物颗粒,大约0.7克左右,会导致肺部损伤。而2017年的另一项研究评论作者则明确肯定,石墨烯及其各种衍生产物必须被视作具有潜在威胁的材料。

 

Maynard 指出,应该要谨慎看待这些研究,因为石墨烯暴露的风险将取决于材料的使用方式、暴露方式以及程度等。然而,已经有足够的证据表明,这种材料还是应该小心使用,尤其是在暴露机率高、容易释放到环境中的情况下。

 

不幸的是,石墨烯染发剂同时满足上述两个条件。作为喷雾式染发剂,有可能会被人吸入,或者通过不小心使用摄入体内。此外,使用后多余的石墨烯染发剂毫无悬念地,会直接被冲洗入下水道,进入环境中。

 

因此,需要谨慎负责地进行调查来确保材料的合理安全性。这远比写个吸引眼球的新闻标题重要得多。事实上,目前媒体上有关石墨烯染发剂安全无害的标题有一定误导性,并由此可能会产生适得其反的后果。

 

因为一味单纯地宣称安全,又卖力鼓吹石墨烯产品,很容易威胁到进一步负责任地研发和使用这种材料。如果产品公司不为此负责,那么消费者、投资商甚至是监管机构都有风险,而zui终的受害者仍是消费者本身。负责任地使用石墨烯才能制造出有利环境的良性可持续产品。想想前十几年的转基因产品吧,前车尤可鉴。

 

担忧二:过度承诺,忽视风险

  

“利益承诺”鼓励夸大其词,抛弃谨慎态度,需要批判性地思考一下他们的言论是否是不负责任,并将危害技术发展。

 

尽管石墨烯染发剂论文的作者确实也提到了石墨烯的安全性,但是这是集中在与常用化学染发剂安全水平相比的基础上,得出的结论。这种略敷衍的谨慎态度让媒体有机可趁,吹捧出“无毒,无害,长效持久不掉色”的字眼。

 

基于石墨烯材料的染发剂或许有安全开发的可能性。但是论文报道的应用甚至还没到商业研发的阶段,更不要谈开架销售了。当然,还有一个解决方法,就是找到更优良的材料,替换现有染发产品中的刺激化学品。研究人员和机构不应掩盖合理的担忧,对于盲目的乐观应持谨慎态度。他们应该更加注意纳米材料的构建和推广,这样才能确保未来的纳米材料消费产品更安全、有效,zui重要的是,更负责任!

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