નેનોટેકનોલોજી અને નેનોમટીરિયલ્સ: સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનોમીટર ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ

નેનોટેકનોલોજી અને નેનોમટીરિયલ્સ: સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનોમીટર ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ

અવતરણ શબ્દો

લગભગ 5% કિરણો સૂર્ય દ્વારા પ્રસરે છે તેમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો હોય છે જેની તરંગલંબાઇ ≤400 nm હોય છે. સૂર્યપ્રકાશમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને વિભાજિત કરી શકાય છે: 320 nm~400 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે લાંબા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, જેને A-ટાઈપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો (UVA); 290 nm થી 320 nm ની તરંગલંબાઇવાળા મધ્યમ-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને બી-ટાઈપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો (UVB) અને 200 nm થી 290 nm ની તરંગલંબાઈવાળા ટૂંકા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને C-ટાઈપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો કહેવામાં આવે છે.

તેની ટૂંકી તરંગલંબાઇ અને ઉચ્ચ ઊર્જાને લીધે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોમાં મહાન વિનાશક શક્તિ હોય છે, જે લોકોની ત્વચાને નુકસાન પહોંચાડે છે, બળતરા અથવા સનબર્નનું કારણ બને છે અને ગંભીર રીતે ત્વચાના કેન્સરનું કારણ બને છે. ત્વચામાં બળતરા અને સનબર્નનું કારણ UVB મુખ્ય પરિબળ છે.

1. નેનો TiO2 સાથે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને રક્ષણ આપવાનો સિદ્ધાંત

TiO _ 2 એ N-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર છે. સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં વપરાતું નેનો-ટીઓ _ 2 નું સ્ફટિક સ્વરૂપ સામાન્ય રીતે રૂટીલ હોય છે, અને તેના પ્રતિબંધિત બેન્ડની પહોળાઈ 3.0 eV હોય છે જ્યારે 400nm કરતાં ઓછી તરંગલંબાઇ ધરાવતા યુવી કિરણો TiO _ 2 કરતાં ઓછી હોય છે, ત્યારે વેલેન્સ બેન્ડ પરના ઇલેક્ટ્રોન UV ને શોષી શકે છે અને તે એક્સરેક્ટ થઈ શકે છે. વહન બેન્ડ અને ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી એક જ સમયે જનરેટ થાય છે, તેથી TiO _ 2 પાસે યુવી કિરણોને શોષવાનું કાર્ય છે. નાના કણોના કદ અને અસંખ્ય અપૂર્ણાંકો સાથે, આ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને અવરોધિત અથવા અટકાવવાની સંભાવનાને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે.

2. સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનો-ટીઓ 2 ની લાક્ષણિકતાઓ

2.1

ઉચ્ચ યુવી કવચ કાર્યક્ષમતા

સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોની અલ્ટ્રાવાયોલેટ શિલ્ડિંગ ક્ષમતા સન પ્રોટેક્શન ફેક્ટર (SPF મૂલ્ય) દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, અને SPF મૂલ્ય જેટલું ઊંચું છે, તેટલી સારી સનસ્ક્રીન અસર. સનસ્ક્રીન ઉત્પાદનો સાથે કોટેડ ત્વચા માટે સૌથી ઓછી શોધી શકાય તેવી એરિથેમા ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી ઊર્જાનો ગુણોત્તર સનસ્ક્રીન ઉત્પાદનો વિના ત્વચા માટે સમાન ડિગ્રીના એરિથેમા ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા સાથે.

Nano-TiO2 અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને શોષી લે છે અને વિખેરી નાખે છે, તેને દેશ-વિદેશમાં સૌથી આદર્શ ભૌતિક સનસ્ક્રીન તરીકે ગણવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, UVB ને સુરક્ષિત રાખવા માટે નેનો-TiO2 ની ક્ષમતા નેનો-ZnO કરતા 3-4 ગણી છે.

2.2

યોગ્ય કણો કદ શ્રેણી

Nano-TiO2 ની અલ્ટ્રાવાયોલેટ શિલ્ડિંગ ક્ષમતા તેની શોષણ ક્ષમતા અને સ્કેટરિંગ ક્ષમતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. Nano-TiO2 ના મૂળ કણોનું કદ જેટલું નાનું છે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ શોષણ ક્ષમતા એટલી જ મજબૂત. રેલેના પ્રકાશ સ્કેટરિંગના નિયમ અનુસાર, વિવિધ તરંગલંબાઇવાળા નેનો-ટીઓ 2 થી અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની મહત્તમ સ્કેટરિંગ ક્ષમતા માટે શ્રેષ્ઠ મૂળ કણોનું કદ છે. પ્રયોગો એ પણ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની તરંગલંબાઇ જેટલી લાંબી હશે, નેનો-ટીઓ 2 ની કવચ ક્ષમતા તેના વિખેરવાની ક્ષમતા પર વધુ આધાર રાખે છે; તરંગલંબાઇ જેટલી ટૂંકી હોય છે, તેટલું તેનું રક્ષણ તેની શોષણ ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.

2.3

ઉત્કૃષ્ટ વિક્ષેપ અને પારદર્શિતા

Nano-TiO2 નું મૂળ કણોનું કદ 100 nm ની નીચે છે, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણું ઓછું છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, નેનો-ટીઓ 2 દૃશ્યમાન પ્રકાશને પ્રસારિત કરી શકે છે જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે વિખેરાઈ જાય છે, તેથી તે પારદર્શક છે. Nano-TiO2 ની પારદર્શિતાને કારણે, જ્યારે સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યારે તે ત્વચાને ઢાંકશે નહીં. તેથી, તે કુદરતી ત્વચાની સુંદરતા બતાવી શકે છે. પારદર્શિતા એ સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં નેનો-ટીઓ 2 ના મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકોમાંનું એક છે. વાસ્તવમાં, નેનો-ટીઓ 2 પારદર્શક છે પરંતુ સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં સંપૂર્ણ પારદર્શક નથી, કારણ કે નેનો-ટીઓ 2 નાના કણો, વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને અત્યંત ઊંચી સપાટી ઊર્જા ધરાવે છે, અને તે એકંદર બનાવવા માટે સરળ છે, આમ વિખેરાઈ અને પારદર્શિતાને અસર કરે છે. ઉત્પાદનો

2.4

સારી હવામાન પ્રતિકાર

સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનો માટે Nano-TiO 2 ચોક્કસ હવામાન પ્રતિકાર (ખાસ કરીને પ્રકાશ પ્રતિકાર) ની જરૂર છે. કારણ કે નેનો-ટીઓ 2 ના નાના કણો અને ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે, તે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને શોષ્યા પછી ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી પેદા કરશે, અને કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓ સપાટી પર સ્થળાંતર કરશે, પરિણામે અણુ ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ સપાટી પર શોષાય છે. nano-TiO2, જે મજબૂત ઓક્સિડેશન ક્ષમતા ધરાવે છે. તે મસાલાના વિઘટનને કારણે ઉત્પાદનોના વિકૃતિકરણ અને ગંધનું કારણ બનશે. તેથી, એક અથવા વધુ પારદર્શક અલગતા સ્તરો, જેમ કે સિલિકા, એલ્યુમિના અને ઝિર્કોનિયા, તેની ફોટોકેમિકલ પ્રવૃત્તિને રોકવા માટે નેનો-ટીઓ2 ની સપાટી પર કોટેડ હોવા જોઈએ.

3. નેનો-ટીઓ 2 ના પ્રકારો અને વિકાસ વલણો

3.1

Nano-TiO2 પાવડર

Nano-TiO2 ઉત્પાદનો નક્કર પાવડરના રૂપમાં વેચાય છે, જેને નેનો-TiO2 ની સપાટીના ગુણધર્મો અનુસાર હાઇડ્રોફિલિક પાવડર અને લિપોફિલિક પાવડરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. હાઇડ્રોફિલિક પાવડરનો ઉપયોગ પાણી આધારિત સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં થાય છે, જ્યારે લિપોફિલિક પાવડરનો ઉપયોગ તેલ આધારિત સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં થાય છે. હાઇડ્રોફિલિક પાઉડર સામાન્ય રીતે અકાર્બનિક સપાટીની સારવાર દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. આમાંના મોટાભાગના વિદેશી નેનો-TiO2 પાઉડરોએ તેમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અનુસાર ખાસ સપાટીની સારવાર પસાર કરી છે.

3.2

ત્વચાનો રંગ નેનો TiO2

કારણ કે Nano-TiO2 કણો સુંદર છે અને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં ટૂંકી તરંગલંબાઇ સાથે વાદળી પ્રકાશને વિખેરવામાં સરળ છે, જ્યારે સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે ત્વચા વાદળી ટોન બતાવશે અને બિનઆરોગ્યપ્રદ દેખાશે. ચામડીના રંગને મેચ કરવા માટે, લાલ રંગદ્રવ્યો જેમ કે આયર્ન ઓક્સાઇડ ઘણીવાર પ્રારંભિક તબક્કામાં કોસ્મેટિક ફોર્મ્યુલામાં ઉમેરવામાં આવે છે. જો કે, નેનો-TiO2 _ 2 અને આયર્ન ઓક્સાઇડ વચ્ચે ઘનતા અને ભીનાશમાં તફાવત હોવાને કારણે, ફ્લોટિંગ રંગો ઘણીવાર જોવા મળે છે.

4. ચીનમાં નેનો-ટીઓ 2 ની ઉત્પાદન સ્થિતિ

ચીનમાં nano-TiO2 _2 પર નાના પાયે સંશોધન ખૂબ જ સક્રિય છે, અને સૈદ્ધાંતિક સંશોધન સ્તર વિશ્વ અદ્યતન સ્તરે પહોંચી ગયું છે, પરંતુ લાગુ સંશોધન અને એન્જિનિયરિંગ સંશોધન પ્રમાણમાં પછાત છે, અને ઘણા સંશોધન પરિણામો ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનોમાં પરિવર્તિત થઈ શકતા નથી. ચીનમાં નેનો-TiO2નું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન 1997માં શરૂ થયું, જે જાપાન કરતાં 10 વર્ષ કરતાં વધુ સમય પછી થયું.

ચીનમાં નેનો-TiO2 ઉત્પાદનોની ગુણવત્તા અને બજાર સ્પર્ધાત્મકતાને પ્રતિબંધિત કરતા બે કારણો છે:

① લાગુ ટેકનોલોજી સંશોધન પાછળ છે

એપ્લિકેશન ટેક્નોલોજી સંશોધનને સંયુક્ત સિસ્ટમમાં નેનો-TiO2 ની પ્રક્રિયા અને અસર મૂલ્યાંકન ઉમેરવાની સમસ્યાઓ હલ કરવાની જરૂર છે. ઘણા ક્ષેત્રોમાં નેનો-TiO2 નું એપ્લિકેશન સંશોધન સંપૂર્ણ રીતે વિકસિત થયું નથી, અને કેટલાક ક્ષેત્રોમાં સંશોધન, જેમ કે સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનો, હજુ પણ વધુ ઊંડું કરવાની જરૂર છે. એપ્લાઇડ ટેક્નોલૉજી સંશોધનના પાછળના કારણે, ચીનના નેનો-ટીઓ2 _2 ઉત્પાદનો વિવિધ ક્ષેત્રોની વિશેષ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે સીરીયલ બ્રાન્ડ્સ બનાવી શકતા નથી.

② Nano-TiO2 ની સપાટી સારવાર તકનીકને વધુ અભ્યાસની જરૂર છે

સપાટીની સારવારમાં અકાર્બનિક સપાટીની સારવાર અને કાર્બનિક સપાટીની સારવારનો સમાવેશ થાય છે. સરફેસ ટ્રીટમેન્ટ ટેકનોલોજી સરફેસ ટ્રીટમેન્ટ એજન્ટ ફોર્મ્યુલા, સરફેસ ટ્રીટમેન્ટ ટેકનોલોજી અને સરફેસ ટ્રીટમેન્ટ સાધનોથી બનેલી છે.

5. સમાપન ટિપ્પણી

સનસ્ક્રીન સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં પારદર્શિતા, અલ્ટ્રાવાયોલેટ શિલ્ડિંગ કામગીરી, નેનો-TiO2 ની વિક્ષેપ અને પ્રકાશ પ્રતિકાર તેની ગુણવત્તા નક્કી કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ તકનીકી સૂચકાંકો છે, અને આ તકનીકી સૂચકાંકો નક્કી કરવા માટે nano-TiO2 ની સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા અને સપાટીની સારવાર પદ્ધતિ મુખ્ય છે.