Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
ISO/TS 27687:2008 — 纳米技术——纳米物体术语与定义——纳米颗粒、纳米纤维和纳米片
ISO/TS 27687:2008 | 纳米技术术语标准
ISO/TS 27687:2008 标准概述
ISO/TS 27687:2008《纳米技术——纳米物体术语与定义——纳米颗粒、纳米纤维和纳米片》为纳米技术领域提供了基础词汇。作为技术规范发布，它确立了核心纳米物体分类的明确界定，支撑着全球范围内的研究、商业化和监管框架。该文件后来被修订并纳入 ISO/TS 80004-2，但其原始分类体系仍然是学术出版物、专利申请和监管提交中纳米技术术语的事实参考标准。该标准由 ISO/TC 229（纳米技术）制定，代表了在一个快速发展、因语言不统一而阻碍进展的科学领域中建立术语秩序的关键早期努力。
在撰写涉及纳米材料的科学手稿或专利申请时，始终引用 ISO/TS 27687:2008 的定义，以确保您的权利要求以正确的尺寸和形态约束条件被解读。专利审查员越来越多地依赖这些标准化定义来评估新颖性和创造性步骤。
该规范定义了一个层级化的术语系统，从广义术语”纳米物体”开始——指一个、两个或三个外部维度都在大约 1 nm 到 100 nm 范围内的材料。在此总括术语之下，该规范根据纳米尺度维度的数量系统地对纳米物体进行分类：纳米颗粒（三个外部纳米尺度维度）、纳米纤维（两个外部纳米尺度维度）和纳米片（一个外部纳米尺度维度）。每个类别进一步按形态学、纵横比和内部结构细分。例如，纳米纤维分为纳米管（中空）、纳米棒（实心，纵横比 3-20）和纳米线（实心，导电）。这种分层方法至关重要，因为纳米材料的物理特性和生物相互作用既受其形状控制，也受其化学成分控制。
该规范的范围超越了简单的定义，还包括如何在不同语境中应用术语的指南。它提供了基于显微镜或散射数据对未知纳米物体进行分类的决策树、命名复合或涂层纳米物体的规则，以及报告考虑纳米材料样品固有分散性的尺寸分布的约定。这些实用元素使得该标准不仅对词典编纂者有用，对需要在日常工作中正确应用术语的实验室科学家和质量控制工程师也极有价值。
核心术语与分类层级
ISO/TS 27687:2008 建立的分类层级至关重要，因为纳米材料的物理、化学和生物特性强烈依赖于其形状和尺寸分布。例如，纳米颗粒的毒理学特征与相同材料成分的纳米纤维存在显著差异，这是由于表面积与体积比、细胞摄取机制和清除途径的差异所致。对于纳米纤维而言，纵横比（长度除以宽度）特别重要——纵横比超过 100:1 的材料（如某些多壁碳纳米管）在生物系统中的行为与较低纵横比的材料截然不同。
| 术语 | 定义 | 纳米尺度维度数 | 应用示例 |
|---|---|---|---|
| 纳米物体 | 一个或多个外部维度在纳米尺度（1 nm 至 100 nm）的材料 | 1、2 或 3 | 所有纳米尺度实体的父类别 |
| 纳米颗粒 | 所有三个外部维度均在纳米尺度的纳米物体 | 3 | 药物递送载体、显示用量子点、催化纳米颗粒 |
| 纳米纤维 | 两个外部维度在纳米尺度的纳米物体 | 2 | 碳纳米管复合材料、用于包装的纤维素纳米纤丝 |
| 纳米片 | 一个外部维度在纳米尺度的纳米物体 | 1 | 石墨烯电子器件、用于阻隔膜的粘土纳米片 |
| 纳米管 | 末端开口或封闭的中空纳米纤维 | 2 | 单壁和多壁碳纳米管、氮化硼纳米管 |
| 纳米线 | 导电的纳米纤维 | 2 | 银纳米线透明电极、硅纳米线传感器 |
| 纳米孔 | 具有纳米尺度尺寸的孔 | 不适用 | DNA 测序膜、分子筛 |
| 纳米结构材料 | 具有内部或表面纳米结构的材料 | 变化 | 纳米晶金属、光子晶体 |
一个常见的术语错误是将”纳米颗粒”用作所有纳米物体的同义词。ISO/TS 27687:2008 明确将”纳米颗粒”限制为具有三个纳米尺度维度的物体。石墨烯片是纳米片，而非纳米颗粒——使用错误的术语可能导致监管混淆和科学沟通错误，特别是在安全数据表编制中。
对计量学和监管的影响
ISO/TS 27687:2008 中的精确定义在学术分类之外有着深远影响。在监管环境中——例如欧盟的化学品注册 REACH 法规、FDA 关于含纳米材料产品的指南以及 OECD 的人造纳米材料测试指南——这些定义决定了哪些材料受到监管审查以及应适用何种测试协议。被分类为纳米颗粒的材料可能需要与被分类为纳米纤维的材料进行不同的生态毒性测试，即使两者由相同的基础物质组成。欧盟委员会 2011 年关于纳米材料定义的建议明确引用了 ISO/TS 27687 框架，随后欧盟、美国和其他司法管辖区的监管发展继续建立在其分类原则之上。
从计量学角度，该规范要求在 1 nm 至 100 nm 范围内测量维度，这对测量仪器提出了严格要求。透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、动态光散射（DLS）和原子力显微镜（AFM）等技术必须经过仔细校准和交叉验证，以确保报告的尺寸准确并可溯源至国际测量标准。该规范还强调，结块和聚集状态必须与初级颗粒尺寸一起报告，因为这些因素会极大地影响有效尺寸分布，从而影响正确的术语分类。在初级形态中属于纳米颗粒级别的材料在其团聚状态下可能表现为微米级颗粒——两种尺寸都应按照标准约定报告。
ISO/TS 27687:2008 的层级化术语框架已被 40 多个国家标准机构采用，并作为 OECD 人造纳米材料工作组（WPMN）测试计划的基础，该计划已发布了 100 多项引用这些定义的测试指南。
忽视基于纵横比的分类可能带来安全后果。高纵横比纳米纤维（如纵横比超过 250:1 的某些碳纳米管）已被证明在吸入时表现出类似石棉的致病性，而相同材料的低纵横比纳米颗粒可能不会。术语框架直接支持危害分类和风险沟通。
常见问题
问1：ISO/TS 27687:2008 中纳米物体的尺寸下限是多少？
答：该规范指出下限为”约 1 nm”。低于 1 nm 的材料通常被视为分子或原子簇，而非纳米物体，但具体界限取决于所关注的特性。例如，富勒烯（直径约 0.7 nm）在实践中通常被视为纳米物体，尽管低于 1 nm 的指导线。
答：该规范指出下限为”约 1 nm”。低于 1 nm 的材料通常被视为分子或原子簇，而非纳米物体，但具体界限取决于所关注的特性。例如，富勒烯（直径约 0.7 nm）在实践中通常被视为纳米物体，尽管低于 1 nm 的指导线。
问2：ISO/TS 27687:2008 与 ISO/TS 80004 系列有何关系？
答：ISO/TS 27687:2008 是 ISO/TS 80004 系列的前身。27687 的核心定义已纳入 ISO/TS 80004-2:2015，后者将术语扩展到包括更多纳米结构和纳米制造术语。ISO/TS 80004 现在作为全面的术语参考，但 27687 在历史上仍然很重要。
答：ISO/TS 27687:2008 是 ISO/TS 80004 系列的前身。27687 的核心定义已纳入 ISO/TS 80004-2:2015，后者将术语扩展到包括更多纳米结构和纳米制造术语。ISO/TS 80004 现在作为全面的术语参考，但 27687 在历史上仍然很重要。
问3：纳米物体是否在所有维度上都必须在 1-100 nm 范围内？
答：不一定。只有纳米颗粒的所有三个维度都在纳米尺度。纳米纤维有两个纳米尺度维度，纳米片有一个。只要至少一个维度在 1-100 nm 范围内，该材料就符合纳米物体的条件。这一区别对于准确的分类至关重要。
答：不一定。只有纳米颗粒的所有三个维度都在纳米尺度。纳米纤维有两个纳米尺度维度，纳米片有一个。只要至少一个维度在 1-100 nm 范围内，该材料就符合纳米物体的条件。这一区别对于准确的分类至关重要。
问4：该标准仅涵盖工程纳米材料，还是也包括 incidental 纳米材料？
答：ISO/TS 27687:2008 的定义基于形态学，不区分工程、 incidental 和天然纳米物体。不过，后续的 ISO 标准（如 ISO/TS 80004-1）引入了基于制造有意性的区分。对于监管报告，通常需要同时提供形态学分类和来源分类。
答：ISO/TS 27687:2008 的定义基于形态学，不区分工程、 incidental 和天然纳米物体。不过，后续的 ISO 标准（如 ISO/TS 80004-1）引入了基于制造有意性的区分。对于监管报告，通常需要同时提供形态学分类和来源分类。
