خواص مکانیکی، الکتریکی و دوام پلیمرها (از جمله پلاستیک‌ها) اغلب با افزودن نانو‌ذرات ساخته شده از عناصری مانند سیلیسیم یا نقره تقویت می‌شود. اما اگر پلیمرها به مدت طولانی در مواجهه با باران و آفتاب قرار بگیرند، نانوذرات موجود در آن وارد محیط‌زیست خواهد شد. اگر چنین باشد، پیامدهای سلامتی و بوم‌شناختی آن چگونه خواهد بود؟
در مقاله‌ای که اخیراً منتشر شد‌ه‌است، محققین موسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده، نیست (NIST)، نانو‌ذرات تجاری را در شرایط آب و هوایی مختلف، از جمله در برابر پرتو فرا‌بنفش و باران شبیه‌سازی شده، بررسی کردند. این نانوذرات با روش‌های تدوین شده توسط نیست پوشش داده شده بودند. نتایج نشان داد که رطوبت و زمان مواجهه با عامل مورد بررسی، در آزادسازی نانو‌ذرات تاثیر دارد. این نتایج می‌تواند برای مطالعه تعیین اثرات بالقوه‌ نانومواد سودمند باشد.

در این آزمایش، محققین نمونه‌های متعددی از پوشش‌های پلی‌اورتان حاوی نانوذرات سیلسیم دی‌اکسید را به مدت ۱۰۰ روز در معرض پرتو شدید فرا بنفش قرار دادند. این روش شبیه‌سازی که SPHERE نامیده شده است، شامل محفظه آلومنیومی سیاه توخالی با قطر ۲ متر است که با مواد منعکس کننده پرتوی فرا بنفش پوشش داده شده است. در این مطالعه، هر یک روز که نمونه در معرض شبیه سازی باشد، معادل آن است که ۱۰ الی ۱۵ روز در فضای آزاد می‌باشد. همه نمونه‌ها در دمای ثابت ۵۰ درجه سانتیگراد و در دو گروه، یک گروه در معرض هوای خیلی خشک (تقریبا رطوبت صفردرصد) و دیگری در معرض هوای مرطوب (رطوبت ۷۵ درصد) قرار گرفتند.
به منظور تعیین هر نوع نانوذره‌ای که هنگام مواجهه با پرتو فرابنفش از پوشش پلیمری رها می‌شود، محققین از تکنیکی به اسم "باران شبیه سازی شده نیست" استفاده کردند. در این روش آب فیلتر ‌شده به قطرات ریز تبدیل و روی نمونه‌ها اسپری می‌شود و آب خروجی در یک بطری جمع‌آوری می‌گردد. این فرایند در شروع مواجهه با پرتو فرا‌بنفش، هر دو هفته یکبار و به هنگام آغاز و پایان هوادهی انجام می‌شود. به منظور بررسی وجود سیلسیم و مقدار آن، جریان آب خروجی توسط متخصصان شیمی نیست مورد آنالیز قرار گرفت. علاوه بر این، به منظور تشخیص تغییرات سطحی ناشی از مواجهه با پرتو فرابنفش، پوشش‌های در معرض هوا قرار داده شده، با میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد آزمایش قرار گرفتند.
هر دو گروه نمونه (گروهی که در معرض هوای با رطوبت خیلی کم قرار داده شده بودند و گروهی که در شرایط خیلی مرطوب بودند) تخریب شده و تنها مقدار کمی از نانوذرات را آزاد کردند. محققین دریافتند که بیشتر سیسلیس موجود در نمونه‌هایی که در شرایط مرطوب قرار داشتند، بازیافت شد. همچنین آنها دریافتند که آزادسازی نانوذرات از پلیمرها، با افزایش زمان مواجهه با پرتو فرا‌بنفش افزایش می‌یابد. بررسی‌های میکروسکوپی نشان داد که تغییر شکل سطوح پوشش داده شده ذرات، با طولانی شدن زمان مواجهه بیشتر می‌شود و نانوذرات بعد از تخریب پوشش به صورت خوشه‌هایی بهم متصل می‌شوند.
دبورا جاکوب، شیمیدان نیست و پژوهشگر این آزمایش، بیان کرد: "این اطلاعات و نتایج حاصل از آزمایش‌های آینده، برای توسعه مدل‌های رایانه‌ای پیش بینی آزادسازی نانوذرات از پوشش‌های تجاری مورد استفاده در محیط‌های باز ارزشمند است و به نوبه خود به سازندگان و مقامات نظارتی و همچنین به ارزیابی اثرات سلامتی و زیست‌ محیطی کمک می‌کند."
این پروژه حاصل همکاری آزمایشگاه مهندسی NIST و آزمایشگاه اندازه گیری مواد، به عنوان بخشی از فعالیت NIST در راستای تشخیص ریسک‌های زیست محیطی، سلامتی و ایمنی نانومواد می‌باشد.