Nanotehnoloģijas un nanomateriāli: nanometra titāna dioksīds sauļošanās kosmētikā

Nanotehnoloģijas un nanomateriāli: nanometra titāna dioksīds sauļošanās kosmētikā

Citējiet vārdus

Apmēram 5% no saules izstarotajiem stariem ir ultravioletie stari ar viļņa garumu ≤400 nm. Ultravioletos starus saules gaismā var iedalīt: garo viļņu ultravioletajos staros ar viļņa garumu 320 nm~400 nm, ko sauc par A tipa ultravioletajiem stariem (UVA); Vidējo viļņu ultravioletos starus ar viļņa garumu no 290 nm līdz 320 nm sauc par B tipa ultravioletajiem stariem (UVB), bet īsviļņu ultravioletos starus ar viļņa garumu no 200 nm līdz 290 nm sauc par C tipa ultravioletajiem stariem.

Pateicoties tā īsajam viļņa garumam un lielai enerģijai, ultravioletajiem stariem ir liels iznīcinošs spēks, kas var sabojāt cilvēku ādu, izraisīt iekaisumu vai saules apdegumus un nopietni izraisīt ādas vēzi. UVB ir galvenais faktors, kas izraisa ādas iekaisumu un saules apdegumus.

1. princips par ultravioleto staru pasargāšanu ar nano TiO2

TiO_2 ir N tipa pusvadītājs. Saules aizsarglīdzekļos izmantotā nano-TiO _ 2 kristāliskā forma parasti ir rutila, un tās aizliegtais joslas platums ir 3,0 eV. Kad UV stari ar viļņa garumu, kas mazāks par 400 nm, izstaro TiO _ 2, elektroni valences joslā var absorbēt UV starus un būt uzbudināti. vadītspējas josla un elektronu caurumu pāri tiek ģenerēti vienlaikus, tāpēc TiO _ 2 ir UV staru absorbcijas funkcija. Ar nelielu daļiņu izmēru un daudzām frakcijāmTas ievērojami palielina ultravioleto staru bloķēšanas vai pārtveršanas varbūtību.

2. Nano-TiO2 raksturojums sauļošanās kosmētikā

2.1

Augsta UV aizsardzības efektivitāte

Saules aizsargkosmētikas spēju aizsargāt pret ultravioleto starojumu izsaka saules aizsardzības faktors (SPF vērtība), un jo augstāka ir SPF vērtība, jo labāks ir sauļošanās efekts. Enerģijas attiecība, kas nepieciešama, lai radītu vismazāko nosakāmo eritēmu ādai, kas pārklāta ar saules aizsarglīdzekļiem, pret enerģiju, kas nepieciešama, lai radītu tādas pašas pakāpes eritēmu ādai bez sauļošanās līdzekļiem.

Tā kā nano-TiO2 absorbē un izkliedē ultravioletos starus, tas tiek uzskatīts par ideālāko fizisko sauļošanās līdzekli gan mājās, gan ārvalstīs. Kopumā nano-TiO2 spēja aizsargāt UVB ir 3–4 reizes lielāka nekā nano-ZnO.

2.2

Piemērots daļiņu izmēru diapazons

Nano-TiO2 ultravioletā ekrāna spēju nosaka tā absorbcijas spēja un izkliedes spēja. Jo mazāks ir nano-TiO2 sākotnējais daļiņu izmērs, jo spēcīgāka ir ultravioletā starojuma absorbcijas spēja. Saskaņā ar Reilija gaismas izkliedes likumu, ir optimāls sākotnējais daļiņu izmērs nano-TiO2 maksimālajai izkliedes spējai pret ultravioletajiem stariem ar dažādu viļņu garumu. Eksperimenti arī liecina, ka jo garāks ir ultravioleto staru viļņa garums, nano-TiO 2 ekranēšanas spēja vairāk ir atkarīga no tā izkliedes spējas; Jo īsāks ir viļņa garums, jo vairāk tā ekranējums ir atkarīgs no tā absorbcijas spējas.

2.3

Lieliska izkliedējamība un caurspīdīgums

Sākotnējais nano-TiO2 daļiņu izmērs ir mazāks par 100 nm, kas ir daudz mazāks par redzamās gaismas viļņa garumu. Teorētiski nano-TiO2 var pārraidīt redzamo gaismu, kad tas ir pilnībā izkliedēts, tāpēc tas ir caurspīdīgs. Pateicoties nano-TiO2 caurspīdīgumam, tas neaizsedz ādu, ja to pievieno sauļošanās kosmētikai. Tāpēc tas var parādīt dabisko ādas skaistumu. Caurspīdība ir viens no svarīgākajiem nano-TiO2 indeksiem sauļošanās kosmētikā. Faktiski nano-TiO 2 ir caurspīdīgs, bet ne pilnībā caurspīdīgs sauļošanās kosmētikā, jo nano-TiO2 ir mazas daļiņas, liels īpatnējais virsmas laukums un ārkārtīgi augsta virsmas enerģija, un tajā ir viegli veidot agregātus, tādējādi ietekmējot izkliedējamību un caurspīdīgumu. produktiem.

2.4

Laba laika apstākļu izturība

Nano-TiO 2 sauļošanās kosmētikai nepieciešama noteikta laika apstākļu izturība (īpaši gaismas izturība). Tā kā nano-TiO2 ir mazas daļiņas un augsta aktivitāte, tas pēc ultravioleto staru absorbcijas ģenerēs elektronu caurumu pārus, un daži elektronu caurumu pāri migrēs uz virsmu, kā rezultātā ūdenī tiks adsorbēti atomu skābekļa un hidroksilgrupas radikāļi. nano-TiO2, kam ir spēcīga oksidācijas spēja. Tas izraisīs produktu krāsas maiņu un smaržu, ko izraisa garšvielu sadalīšanās. Tāpēc viens vai vairāki caurspīdīgi izolācijas slāņi, piemēram, silīcija dioksīds, alumīnija oksīds un cirkonija oksīds, jāpārklāj uz nano-TiO2 virsmas, lai kavētu tā fotoķīmisko aktivitāti.

3. Nano-TiO2 veidi un attīstības tendences

3.1

Nano-TiO2 pulveris

Nano-TiO2 produkti tiek pārdoti cieta pulvera veidā, ko var iedalīt hidrofilā pulverī un lipofīlā pulverī atbilstoši nano-TiO2 virsmas īpašībām. Hidrofilo pulveri izmanto kosmētikā uz ūdens bāzes, bet lipofīlo pulveri izmanto eļļas bāzes kosmētikā. Hidrofilos pulverus parasti iegūst neorganiskā virsmas apstrādē. Lielākajai daļai šo svešzemju nano-TiO2 pulveru ir veikta īpaša virsmas apstrāde atbilstoši to pielietojuma jomām.

3.2

Ādas krāsa nano TiO2

Tā kā nano-TiO2 daļiņas ir smalkas un viegli izkliedē zilo gaismu ar īsāku viļņa garumu redzamā gaismā, pievienojot sauļošanās kosmētikai, āda parādīs zilu toni un izskatīsies neveselīgi. Lai saskaņotu ādas krāsu, agrīnā stadijā kosmētikas formulām bieži pievieno sarkanos pigmentus, piemēram, dzelzs oksīdu. Tomēr nano-TiO2_2 un dzelzs oksīda blīvuma un mitrināmības atšķirības dēļ bieži rodas peldošas krāsas.

4. Nano-TiO2 ražošanas statuss Ķīnā

Neliela mēroga pētījumi par nano-TiO2 _ 2 Ķīnā ir ļoti aktīvi, un teorētiskais pētniecības līmenis ir sasniedzis pasaules augstāko līmeni, taču lietišķā pētniecība un inženiertehniskie pētījumi ir salīdzinoši atpalikuši, un daudzus pētījumu rezultātus nevar pārveidot par rūpnieciskiem produktiem. Nano-TiO2 rūpnieciskā ražošana Ķīnā sākās 1997. gadā, vairāk nekā 10 gadus vēlāk nekā Japānā.

Ir divi iemesli, kas ierobežo nano-TiO2 produktu kvalitāti un tirgus konkurētspēju Ķīnā:

① Lietišķo tehnoloģiju pētījumi atpaliek

Lietojumtehnoloģiju pētījumos jāatrisina nano-TiO2 pievienošanas procesa un iedarbības novērtēšanas problēmas kompozītmateriālu sistēmā. Nano-TiO2 pielietojuma pētījumi daudzās jomās nav pilnībā izstrādāti, un pētījumi dažās jomās, piemēram, saules aizsargkosmētika, joprojām ir jāpadziļina. Lietišķo tehnoloģiju pētījumu novēlošanās dēļ Ķīnas nano-TiO2 _ 2 produkti nevar veidot sērijas zīmolus, lai tie atbilstu dažādu jomu īpašajām prasībām.

② Jāturpina pētīt nano-TiO2 virsmas apstrādes tehnoloģiju

Virsmas apstrāde ietver neorganisko virsmas apstrādi un organisko virsmas apstrādi. Virsmas apstrādes tehnoloģija sastāv no virsmas apstrādes līdzekļa formulas, virsmas apstrādes tehnoloģijas un virsmas apstrādes iekārtas.

5. Nobeiguma piezīmes

Nano-TiO2 caurspīdīgums, ultravioletā aizsargspēja, izkliedējamība un gaismas izturība saules aizsarglīdzekļos ir svarīgi tehniskie rādītāji, lai novērtētu tā kvalitāti, un nano-TiO2 sintēzes process un virsmas apstrādes metode ir atslēga šo tehnisko rādītāju noteikšanai.