नैनोटेक्नोलॉजी और नैनोमटेरियल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में नैनोमीटर टाइटेनियम डाइऑक्साइड

नैनोटेक्नोलॉजी और नैनोमटेरियल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में नैनोमीटर टाइटेनियम डाइऑक्साइड

उद्धरण शब्द

सूर्य से निकलने वाली लगभग 5% किरणों में ≤400 एनएम तरंग दैर्ध्य वाली पराबैंगनी किरणें होती हैं। सूरज की रोशनी में पराबैंगनी किरणों को विभाजित किया जा सकता है: 320 एनएम ~ 400 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ लंबी-तरंग पराबैंगनी किरणें, जिन्हें ए-प्रकार पराबैंगनी किरणें (यूवीए) कहा जाता है; 290 एनएम से 320 एनएम की तरंग दैर्ध्य वाली मध्यम-तरंग पराबैंगनी किरणों को बी-प्रकार की पराबैंगनी किरणें (यूवीबी) कहा जाता है और 200 एनएम से 290 एनएम की तरंग दैर्ध्य वाली लघु-तरंग पराबैंगनी किरणों को सी-प्रकार की पराबैंगनी किरणें कहा जाता है।

अपनी छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च ऊर्जा के कारण, पराबैंगनी किरणों में बड़ी विनाशकारी शक्ति होती है, जो लोगों की त्वचा को नुकसान पहुंचा सकती है, सूजन या सनबर्न पैदा कर सकती है और गंभीर रूप से त्वचा कैंसर पैदा कर सकती है। यूवीबी त्वचा की सूजन और सनबर्न का मुख्य कारण है।

1. नैनो TiO2 के साथ पराबैंगनी किरणों के परिरक्षण का सिद्धांत

TiO_2 एक N-प्रकार का अर्धचालक है। सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में प्रयुक्त नैनो-TiO_2 का क्रिस्टल रूप आम तौर पर निष्क्रिय होता है, और इसकी निषिद्ध बैंड चौड़ाई 3.0 eV होती है जब 400nm से कम तरंग दैर्ध्य वाली UV किरणें TiO_2 को विकिरणित करती हैं, तो वैलेंस बैंड पर इलेक्ट्रॉन UV किरणों को अवशोषित कर सकते हैं और उत्तेजित हो सकते हैं चालन बैंड, और इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े एक ही समय में उत्पन्न होते हैं, इसलिए TiO_2 में यूवी किरणों को अवशोषित करने का कार्य होता है। छोटे कण आकार और असंख्य अंशों के साथ, इससे पराबैंगनी किरणों को अवरुद्ध करने या रोकने की संभावना बहुत बढ़ जाती है।

2. सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में नैनो-TiO2 के लक्षण

2.1

उच्च यूवी परिरक्षण दक्षता

सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों की पराबैंगनी परिरक्षण क्षमता सूर्य संरक्षण कारक (एसपीएफ मूल्य) द्वारा व्यक्त की जाती है, और एसपीएफ मूल्य जितना अधिक होगा, सनस्क्रीन प्रभाव उतना ही बेहतर होगा। सनस्क्रीन उत्पादों से लेपित त्वचा के लिए सबसे कम पता लगाने योग्य इरिथेमा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का सनस्क्रीन उत्पादों के बिना त्वचा के लिए समान डिग्री के एरिथेमा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का अनुपात।

चूँकि nano-TiO2 पराबैंगनी किरणों को अवशोषित और बिखेरता है, इसलिए इसे देश और विदेश में सबसे आदर्श भौतिक सनस्क्रीन माना जाता है। सामान्य तौर पर, UVB को ढालने की नैनो-TiO2 की क्षमता नैनो-ZnO की 3-4 गुना होती है।

2.2

उपयुक्त कण आकार सीमा

नैनो-TiO2 की पराबैंगनी परिरक्षण क्षमता इसकी अवशोषण क्षमता और बिखरने की क्षमता से निर्धारित होती है। नैनो-TiO2 का मूल कण आकार जितना छोटा होगा, पराबैंगनी अवशोषण क्षमता उतनी ही मजबूत होगी। रेले के प्रकाश प्रकीर्णन के नियम के अनुसार, विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी किरणों के लिए नैनो-टीओओ2 की अधिकतम प्रकीर्णन क्षमता के लिए एक इष्टतम मूल कण आकार होता है। प्रयोगों से यह भी पता चला है कि पराबैंगनी किरणों की तरंग दैर्ध्य जितनी लंबी होगी, नैनो-टीओओ 2 की परिरक्षण क्षमता इसकी प्रकीर्णन क्षमता पर अधिक निर्भर करती है; तरंग दैर्ध्य जितनी छोटी होगी, उसका परिरक्षण उसकी अवशोषण क्षमता पर उतना ही अधिक निर्भर करेगा।

2.3

उत्कृष्ट फैलाव और पारदर्शिता

नैनो-TiO2 का मूल कण आकार 100 एनएम से कम है, जो दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत कम है। सैद्धांतिक रूप से, नैनो-टीओओ2 पूरी तरह से बिखरने पर दृश्य प्रकाश संचारित कर सकता है, इसलिए यह पारदर्शी है। नैनो-टीओओ2 की पारदर्शिता के कारण, सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में मिलाने पर यह त्वचा को नहीं ढकेगा। इसलिए, यह त्वचा की प्राकृतिक सुंदरता दिखा सकता है। सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में पारदर्शिता नैनो-टीओओ2 के महत्वपूर्ण सूचकांकों में से एक है। वास्तव में, नैनो-टीओओ 2 पारदर्शी है लेकिन सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में पूरी तरह से पारदर्शी नहीं है, क्योंकि नैनो-टीओओ 2 में छोटे कण, बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र और अत्यधिक उच्च सतह ऊर्जा होती है, और समुच्चय बनाना आसान होता है, जिससे फैलाव और पारदर्शिता प्रभावित होती है उत्पाद.

2.4

अच्छा मौसम प्रतिरोध

सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों के लिए नैनो-टीओओ 2 को कुछ मौसम प्रतिरोध (विशेष रूप से प्रकाश प्रतिरोध) की आवश्यकता होती है। क्योंकि नैनो-टीओ2 में छोटे कण और उच्च गतिविधि होती है, यह पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करने के बाद इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े उत्पन्न करेगा, और कुछ इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े सतह पर स्थानांतरित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप पानी में परमाणु ऑक्सीजन और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल सतह पर सोख लिए जाएंगे। नैनो-टीओओ2, जिसमें मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता है। यह मसालों के अपघटन के कारण उत्पादों के मलिनकिरण और गंध का कारण बनेगा। इसलिए, एक या अधिक पारदर्शी अलगाव परतें, जैसे सिलिका, एल्यूमिना और ज़िरकोनिया, को इसकी फोटोकैमिकल गतिविधि को रोकने के लिए नैनो-टीओओ 2 की सतह पर लेपित किया जाना चाहिए।

3. नैनो-TiO2 के प्रकार और विकास के रुझान

3.1

नैनो-TiO2 पाउडर

नैनो-TiO2 उत्पाद ठोस पाउडर के रूप में बेचे जाते हैं, जिन्हें नैनो-TiO2 की सतह के गुणों के अनुसार हाइड्रोफिलिक पाउडर और लिपोफिलिक पाउडर में विभाजित किया जा सकता है। हाइड्रोफिलिक पाउडर का उपयोग पानी आधारित सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाता है, जबकि लिपोफिलिक पाउडर का उपयोग तेल आधारित सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाता है। हाइड्रोफिलिक पाउडर आमतौर पर अकार्बनिक सतह उपचार द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। इनमें से अधिकांश विदेशी नैनो-टीओओ 2 पाउडर को उनके अनुप्रयोग क्षेत्रों के अनुसार विशेष सतह उपचार से गुजरना पड़ता है।

3.2

त्वचा का रंग नैनो TiO2

चूँकि नैनो-TiO2 कण महीन होते हैं और दृश्य प्रकाश में कम तरंग दैर्ध्य के साथ नीली रोशनी बिखेरने में आसान होते हैं, जब सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में जोड़ा जाता है, तो त्वचा नीली रंगत दिखाएगी और अस्वस्थ दिखेगी। त्वचा के रंग से मेल खाने के लिए, प्रारंभिक चरण में अक्सर कॉस्मेटिक फ़ार्मुलों में आयरन ऑक्साइड जैसे लाल रंग मिलाए जाते हैं। हालाँकि, नैनो-TiO2 _2 और आयरन ऑक्साइड के बीच घनत्व और वेटेबिलिटी में अंतर के कारण, फ्लोटिंग रंग अक्सर होते हैं।

4. चीन में nano-TiO2 की उत्पादन स्थिति

चीन में नैनो-TiO2 _2 पर छोटे पैमाने पर अनुसंधान बहुत सक्रिय है, और सैद्धांतिक अनुसंधान स्तर विश्व उन्नत स्तर तक पहुंच गया है, लेकिन व्यावहारिक अनुसंधान और इंजीनियरिंग अनुसंधान अपेक्षाकृत पिछड़े हैं, और कई शोध परिणामों को औद्योगिक उत्पादों में तब्दील नहीं किया जा सकता है। चीन में नैनो-टीओओ2 का औद्योगिक उत्पादन जापान की तुलना में 10 साल से अधिक समय बाद 1997 में शुरू हुआ।

ऐसे दो कारण हैं जो चीन में नैनो-टीओओ2 उत्पादों की गुणवत्ता और बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता को प्रतिबंधित करते हैं:

① एप्लाइड टेक्नोलॉजी अनुसंधान पिछड़ गया है

अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी अनुसंधान को समग्र प्रणाली में नैनो-टीओओ2 को जोड़ने की प्रक्रिया और प्रभाव मूल्यांकन की समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है। कई क्षेत्रों में nano-TiO2 का अनुप्रयोग अनुसंधान पूरी तरह से विकसित नहीं हुआ है, और सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधन जैसे कुछ क्षेत्रों में अनुसंधान को अभी भी गहरा करने की आवश्यकता है। लागू प्रौद्योगिकी अनुसंधान के अंतराल के कारण, चीन के nano-TiO2 _ 2 उत्पाद विभिन्न क्षेत्रों की विशेष आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए धारावाहिक ब्रांड नहीं बना सकते।

② नैनो-TiO2 की सतह उपचार तकनीक को और अध्ययन की आवश्यकता है

भूतल उपचार में अकार्बनिक सतह उपचार और कार्बनिक सतह उपचार शामिल हैं। भूतल उपचार तकनीक सतह उपचार एजेंट फॉर्मूला, सतह उपचार तकनीक और सतह उपचार उपकरण से बनी है।

5. समापन टिप्पणियाँ

सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में नैनो-TiO2 की पारदर्शिता, पराबैंगनी परिरक्षण प्रदर्शन, फैलाव और प्रकाश प्रतिरोध इसकी गुणवत्ता का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी सूचकांक हैं, और नैनो-TiO2 की संश्लेषण प्रक्रिया और सतह उपचार विधि इन तकनीकी सूचकांकों को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।