Was sind eigentlich... Nanopartikel?

Nanotechnologie - das klingt nach Raumfahrt, Computertechnik und Optoelektronik. Doch schon längst haben künstlich erzeugte Nanopartikel auch Eingang gefunden in fast schon banale Bereiche des Alltags wie Kosmetika, Sonnenschutz oder Waschen. Auch die Hersteller von Parkettlacken, Laminaten und Verlegewerkstoffen setzen verstärkt Nanopartikel ein, um eine besondere Abrieb- und Kratzfestigkeit oder antibakterielle Wirkung zu erzielen. Doch was verbirgt sich hinter dem Fachbegriff und warum haben die Kleinstpartikel besondere Eigenschaften?

Für manche ist es die Schlüsseltechnologie dieses Jahrhunderts, für andere eine große PR-Maschinerie. Gemeint sind Nanopartikel, d.h. Teilchen, die 1 bis 100 Nanometer (nm) groß sind. Ein Nanometer, griechisch für "Zwergen"-Meter, entspricht 0,000 000 001 m. Zum Vergleich: die kleinste Bakterie misst 200 nm und ein Haar ist mit 15.000 nm ein Riese.

Allerdings gibt es nicht "die" Nanopartikel mit "den" Eigenschaften. Nanopartikel können aus sehr vielen verschiedenen Grundsubstanzen hergestellt werden. Die Bandbreite reicht von Metallen, Metallsalzen und -oxiden über Polymere bis zu Biomolekülen wie Fette. Für die Lackindustrie sind vor allem Siliziumdioxid (Quarz, Nano-Silikat), Aluminiumoxid (Korund, Nano-Aluminium) und Silber die Materialien, die im Nanoformat als Füllstoffe und Zusatzstoffe eingesetzt werden. Sie können im Lack einen Anteil von bis zu 40% haben.

Nanopartikel haben meistens andere Eigenschaften als das gleiche Material in gröberer Form. Zum einen können Nanopartikel auf Grund ihrer Kleinheit Zellmembranen durchdringen und damit biologisch wirksam sein. Zum anderen ist das gleiche Material in Nano-Form aus chemischer Sicht meist reaktionsfreudiger. Grund hierfür: Mit sinkender Größe eines Körpers steigt die Anzahl der Oberflächenatome, und diese Atome haben die Neigung, ihre Bindungsmöglichkeiten auszunutzen. Das bedeutet auch, dass Nanopartikel sich gerne auch untereinander verbinden. Soll der Vorteil der Nanoskalierung erhalten bleiben, dann müssen die Nanopartikel mit speziellen Beschichtungen versehen werden.

Im Umkehrschluss heißt dies, dass es sich bei bestimmten als Nanopartikel bezeichneten Substanzen gar nicht um Nanopartikel handelt, sondern um deutlich größere Zusammenballungen von Nanopartikeln, so genannte Aggregate und Agglomerate, die eigentlich als nanostrukturierte Materialien zu bezeichnen sind. Damit solche Agglomerate - beispielsweise im Körper - später wieder in Nanopartikel zerfallen, bedarf es eines hohen Energieaufwands.

Die Industrie hat schon jahrzehntelange Erfahrung mit der Herstellung von Nanopartikeln, was aber früher nicht so hervorgehoben wurde. In der Farbenindustrie beispielsweise kommt nanostrukturiertes Titandioxid bereits seit fast 40 Jahren zum Einsatz. Erst seit Ende der 90er Jahre - als Nano zum Modewort wurde - wird verstärkt darüber gesprochen.

Im Bereich der Parkettlacke setzen viele Hersteller Nanopartikel wie Korund und Quarz ein, um eine erhöhte Kratz- bzw. Abriebfestigkeit zu erreichen, ohne dass es zu einer Änderung der Viskosität oder der Farbe kommt. Und speziell für Praxen oder Kliniken setzen einige Produzenten auch nanoskalige Silberionen ihren Parkettlacken zu, um Lackoberflächen mit besonderen hygienischen Eigenschaften herzustellen. Von Silberionen kennt man schon aus dem Mittelalter, als noch silberne Trinkbecher eingesetzt wurden, die keimtötende Wirkung dieses Metalls.

Ein großes Thema im Zusammenhang mit Nanotechnologie ist die Frage nach der Gefährdung des Menschen. Einige Umwelt- und Verbraucherschutzorganisationen beobachten die Entwicklungen kritisch. Insbesondere sehr beständige, metallische oder keramische Nanopartikel sind in der Schusslinie. Noch sind die wissenschaftlichen Ergebnisse lückenhaft, aber es zeigt sich, dass die Haut normalerweise eine gute Barriere gegenüber Nanopartikeln darstellt. Allerdings könnte die Atmung das "Einfallstor" für nanostrukturierte Materialien oder Nanopartikel sein, wobei es derzeit als unwahrscheinlich gilt, dass Agglomerate wieder in Nanogröße zerfallen. Dennoch empfiehlt das Bundesministerium für Bildung und Forschung in seiner Broschüre "Nanopartikel - kleine Dinge, große Wirkung" einen vorsichtigen Umgang in der Produktion.

Kompositmaterialien wie Lacke oder andere Produkte zur Oberflächenbehandlung gelten als vergleichsweise ungefährlich. Hier werden die Nanopartikel einem Hauptmaterial zugemischt, also eingeschmolzen oder gesintert. aus Parkett Magazin 05/08 (Handwerk)