碳纳米管的安全性完全取决于其形态。 在其原始的、空气中的粉末状态下，某些类型的碳纳米管（CNTs）会带来与石棉类似的显著吸入危害。然而，一旦它们被整合并锁定在固体材料或液体悬浮液中——这几乎是所有商业产品中的情况——最终用户接触和受到伤害的风险被认为是极低的。
碳纳米管安全性的关键区别在于“游离态”和“结合态”。主要的健康风险来自于制造过程中吸入游离的、气溶胶化的纳米管。对于使用成品（其中纳米管牢固地结合在聚合物或电池电极等基质中）的消费者来说，这种材料通常被认为是安全的。
核心安全问题：形态问题
对碳纳米管安全性的担忧并非毫无根据。它源于毒理学中一个众所周知的原理，即颗粒的物理形状，而不仅仅是其化学成分，可以决定其危害性。
石棉类比
主要担忧是某些类型的碳纳米管——特别是那些长、细、硬的——在结构上与石棉纤维相似。这种物理相似性是毒理学风险评估的基础。
吸入如何造成伤害
当这种形状的颗粒被深吸入肺部时，身体的免疫细胞，称为巨噬细胞，会试图吞噬并清除它们。然而，如果纤维太长，巨噬细胞无法包围它们，这个过程就会失败。这会引发慢性炎症，长期下来可能导致严重的肺部疾病，如纤维化和癌症。
并非所有纳米管都生而平等
理解“碳纳米管”是一个广义术语至关重要。风险概况会根据其物理特性而变化。长、直、硬的多壁碳纳米管（MWCNTs）比短、柔韧、缠结的单壁碳纳米管（SWCNTs）更受关注，因为前者更接近石棉纤维。
背景决定一切：“结合态与游离态”原则
了解碳纳米管的状态是准确评估其风险的关键。危害几乎完全取决于它们是否有可能成为空气传播并被吸入。
游离纳米管：高风险情景
显著的风险集中在职业环境中，碳纳米管以其原始的、干燥的粉末形式处理。这包括制造设施和研究实验室。在这种状态下，纳米管很容易气溶胶化，如果控制不当，会给工人带来直接的吸入风险。
结合在基质中：低风险情景
在商业应用中，碳纳米管被用作添加剂。它们被分散并锁定在更大的材料或“基质”中。这包括它们在锂离子电池、导电聚合物、纤维增强复合材料和混凝土中的应用。
一旦嵌入，纳米管就不再能自由地在空气中传播。将它们固定在基质中的力远强于在正常产品使用过程中可能释放它们的任何力。
生命周期结束的考虑
人们经常担心含有碳纳米管的产品在破裂、燃烧或处置时会发生什么。研究表明，当这些复合材料降解时，它们倾向于释放带有碳纳米管的较大基质碎片，而不是释放游离的、单独的纳米管。虽然这是一个正在进行研究的领域，但其风险被认为远低于处理原材料。
理解权衡与缓解
碳纳米管的使用呈现了一个经典的风险-收益情景，通过既定的工业卫生和安全协议进行管理。
危害主要存在于职业环境
潜在的危害并非针对公众或消费者，而是针对处理原始纳米材料的工人。这是一种已知且可控的工业危害。
通过工程控制实现安全
制造商和研究人员通过实施严格的安全协议来管理这种风险。这包括使用通风系统和通风柜来捕获松散颗粒，使用液体悬浮液（浆料）而不是干粉来处理碳纳米管，并要求工人使用呼吸器和手套等个人防护设备（PPE）。
益处是安全、增强的最终产品
权衡是明确的：通过在生产过程中仔细管理风险，可以创造出具有增强性能（如导电性或强度）的先进材料，并且对最终用户来说是安全的。
为您的目标做出正确选择
您对碳纳米管安全性的看法应由您的角色以及您与材料的互动方式决定。
- 如果您是消费者： 含有碳纳米管的产品被认为是安全的，因为纳米管牢固地锁定在产品结构中，无法被吸入。
- 如果您是制造商或研究人员： 您必须将原始的粉末状碳纳米管视为重大的呼吸道危害，并实施严格的工程控制和个人防护设备，以防止任何吸入暴露。
- 如果您是产品开发人员： 您的目标是确保纳米管永久且均匀地分散在您的材料基质中，以消除产品生命周期中任何释放的风险。
最终，碳纳米管的安全性是一个通过过程控制解决的问题，通过防止接触原始的、未结合的材料，风险被有效消除。
总结表：
| 碳纳米管状态 | 风险等级 | 主要关注点 | 典型情境 |
|---|---|---|---|
| 游离、空气中的粉末 | 高 | 吸入危害，类似于石棉 | 制造、研究实验室 |
| 结合在基质中（例如，聚合物、电池） | 低 | 极低的暴露风险；牢固锁定 | 商业产品（电池、复合材料） |
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