Նանոտեխնոլոգիա և նանոնյութեր. նանոմետր տիտանի երկօքսիդ արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ

Նանոտեխնոլոգիա և նանոնյութեր. նանոմետր տիտանի երկօքսիդ արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ

Մեջբերում բառեր

Արեգակի ճառագայթների մոտ 5%-ն ունի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ՝ ≤400 նմ ալիքի երկարությամբ։ Արևի լույսի տակ գտնվող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները կարելի է բաժանել հետևյալի. Միջին ալիքի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները 290 նմ-ից մինչև 320 նմ ալիքի երկարությամբ կոչվում են B տիպի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ (UVB), իսկ կարճ ալիքների ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները՝ 200 նմ-ից մինչև 290 նմ ալիքի երկարությամբ՝ C տիպի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ։

Իր կարճ ալիքի և բարձր էներգիայի շնորհիվ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները մեծ կործանարար ուժ ունեն, որոնք կարող են վնասել մարդկանց մաշկը, առաջացնել բորբոքում կամ արևայրուք և լրջորեն առաջացնել մաշկի քաղցկեղ։ UVB-ն մաշկի բորբոքում և արևայրուք առաջացնող հիմնական գործոնն է։

1. ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները նանո TiO2-ով պաշտպանելու սկզբունքը

TiO _ 2-ը N տիպի կիսահաղորդիչ է: Արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ օգտագործվող նանո-TiO_2 բյուրեղային ձևը սովորաբար ռուտիլ է, և դրա արգելված ժապավենի լայնությունը 3,0 էՎ է, երբ 400 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները ճառագայթում են TiO_2, վալենտային գոտու էլեկտրոնները կարող են կլանել ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները և հուզվել: հաղորդման գոտին և էլեկտրոն-անցք զույգերը ստեղծվում են միաժամանակ ժամանակ, ուստի TiO _ 2-ն ունի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները կլանելու գործառույթ: Փոքր մասնիկների չափերով և բազմաթիվ ֆրակցիաներով, սա մեծապես մեծացնում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները արգելափակելու կամ ընդհատելու հավանականությունը:

2. Նանո-TiO2-ի բնութագրերը արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ

2.1

Բարձր ուլտրամանուշակագույն պաշտպանիչ արդյունավետություն

Արևապաշտպան կոսմետիկայի ուլտրամանուշակագույն պաշտպանիչ ունակությունն արտահայտվում է արևապաշտպան գործոնով (SPF արժեք), և որքան բարձր է SPF արժեքը, այնքան լավ է արևապաշտպան ազդեցությունը: Արևապաշտպան միջոցներով պատված մաշկի համար նվազագույն հայտնաբերվող էրիթեմա առաջացնելու համար պահանջվող էներգիայի հարաբերակցությունը այն էներգիային, որն անհրաժեշտ է արևապաշտպան միջոցներ չունեցող մաշկի համար նույն աստիճանի էրիթեմա առաջացնելու համար:

Քանի որ նանո-TiO2-ը կլանում և ցրում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները, այն համարվում է ամենաիդեալական ֆիզիկական արևապաշտպան քսուքը տանը և արտերկրում: Ընդհանուր առմամբ, նանո-TiO2-ի կարողությունը պաշտպանելու UVB-ն 3-4 անգամ գերազանցում է նանո-ZnO-ին:

2.2

Հարմար մասնիկների չափի միջակայք

Նանո-TiO2-ի ուլտրամանուշակագույն պաշտպանելու ունակությունը որոշվում է նրա կլանման և ցրման ունակությամբ: Որքան փոքր է նանո-TiO2-ի սկզբնական մասնիկի չափը, այնքան ուժեղ է ուլտրամանուշակագույն կլանման ունակությունը: Համաձայն Ռեյլի լույսի ցրման օրենքի՝ գոյություն ունի օպտիմալ սկզբնական մասնիկների չափ՝ նանո-TiO2-ի առավելագույն ցրման ունակության համար տարբեր ալիքի երկարություններ ունեցող ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների նկատմամբ: Փորձերը ցույց են տալիս նաև, որ որքան մեծ է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ալիքի երկարությունը, նանո-TiO 2-ի պաշտպանիչ կարողությունն ավելի շատ կախված է նրա ցրման կարողությունից. Որքան կարճ է ալիքի երկարությունը, այնքան նրա պաշտպանությունը կախված է կլանման կարողությունից:

2.3

Գերազանց ցրվածություն և թափանցիկություն

Նանո-TiO2-ի սկզբնական մասնիկի չափը 100 նմ-ից ցածր է, ինչը շատ ավելի քիչ է, քան տեսանելի լույսի ալիքի երկարությունը: Տեսականորեն նանո-TiO2-ը կարող է տեսանելի լույս փոխանցել, երբ այն ամբողջությամբ ցրված է, ուստի այն թափանցիկ է: Նանո-TiO2-ի թափանցիկության պատճառով այն չի ծածկի մաշկը, երբ այն ավելացվի արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ: Հետևաբար, այն կարող է ցույց տալ մաշկի բնական գեղեցկությունը: Թափանցիկությունը նանո-TiO2-ի կարևոր ցուցանիշներից մեկն է արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ: Իրականում, նանո-TiO 2-ը թափանցիկ է, բայց ոչ ամբողջությամբ թափանցիկ արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ, քանի որ նանո-TiO2-ն ունի փոքր մասնիկներ, մեծ հատուկ մակերես և չափազանց բարձր մակերևութային էներգիա, և հեշտ է ձևավորել ագրեգատներ՝ այդպիսով ազդելով ցրվածության և թափանցիկության վրա: ապրանքներ։

2.4

Լավ եղանակային դիմադրություն

Nano-TiO 2 արևապաշտպան կոսմետիկայի համար պահանջում է որոշակի եղանակային դիմադրություն (հատկապես լույսի դիմադրություն): Քանի որ նանո-TiO2-ն ունի փոքր մասնիկներ և բարձր ակտիվություն, այն ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները կլանելուց հետո կստեղծի էլեկտրոն-անցք զույգեր, և որոշ էլեկտրոն-անցք զույգեր կտեղափոխվեն մակերես, ինչը կհանգեցնի ջրի մակերևույթին կլանված ատոմային թթվածնի և հիդրօքսիլ ռադիկալների: նանո-TiO2, որն ունի ուժեղ օքսիդացման ունակություն: Այն կհանգեցնի արտադրանքի գունաթափման և հոտի քայքայման պատճառով: համեմունքներ. Հետևաբար, մեկ կամ մի քանի թափանցիկ մեկուսացման շերտեր, ինչպիսիք են սիլիցիումը, կավահողն ու ցիրկոնը, պետք է ծածկվեն նանո-TiO2-ի մակերեսին՝ արգելակելու դրա ֆոտոքիմիական ակտիվությունը:

3. Նանո-TiO2-ի տեսակներն ու զարգացման միտումները

3.1

Նանո-TiO2 փոշի

Նանո-TiO2 արտադրանքը վաճառվում է պինդ փոշու տեսքով, որը կարելի է բաժանել հիդրոֆիլ և լիպոֆիլ փոշու՝ ըստ նանո-TiO2-ի մակերեսային հատկությունների: Հիդրոֆիլ փոշին օգտագործվում է ջրի վրա հիմնված կոսմետիկայի մեջ, մինչդեռ լիպոֆիլ փոշին օգտագործվում է յուղի վրա հիմնված կոսմետիկայի մեջ: Հիդրոֆիլ փոշիները հիմնականում ստացվում են մակերեսային անօրգանական մշակմամբ: Այս օտար նանո-TiO2 փոշիների մեծ մասը ենթարկվել է հատուկ մակերևութային մշակման՝ ըստ իրենց կիրառման ոլորտների:

3.2

Մաշկի գույնը nano TiO2

Քանի որ նանո-TiO2 մասնիկները նուրբ են և հեշտությամբ ցրվում են կապույտ լույսը ավելի կարճ ալիքի երկարությամբ տեսանելի լույսի ներքո, երբ դրանք ավելացվեն արևապաշտպան կոսմետիկայի մեջ, մաշկը կապույտ երանգ կցուցաբերի և անառողջ տեսք կունենա: Մաշկի գույնին համապատասխանելու համար կարմիր գունանյութեր, ինչպիսիք են երկաթի օքսիդը, հաճախ ավելացնում են կոսմետիկ բանաձևերին վաղ փուլում: Այնուամենայնիվ, նանո-TiO2 _ 2-ի և երկաթի օքսիդի միջև խտության և թրջման տարբերության պատճառով հաճախ առաջանում են լողացող գույներ:

4. Նանո-TiO2-ի արտադրության կարգավիճակը Չինաստանում

Նանո-TiO2 _ 2-ի փոքր հետազոտությունները Չինաստանում շատ ակտիվ են, և տեսական հետազոտության մակարդակը հասել է համաշխարհային առաջադեմ մակարդակի, սակայն կիրառական հետազոտությունները և ինժեներական հետազոտությունները համեմատաբար հետամնաց են, և շատ հետազոտությունների արդյունքներ չեն կարող վերածվել արդյունաբերական արտադրանքի: Նանո-TiO2-ի արդյունաբերական արտադրությունը Չինաստանում սկսվել է 1997 թվականին՝ ավելի քան 10 տարի ուշ, քան Ճապոնիան:

Չինաստանում նանո-TiO2 արտադրանքի որակը և շուկայական մրցունակությունը սահմանափակող երկու պատճառ կա.

① Կիրառական տեխնոլոգիաների հետազոտությունները հետ են մնում

Կիրառական տեխնոլոգիաների հետազոտությունը պետք է լուծի կոմպոզիտային համակարգում նանո-TiO2-ի գործընթացի և ազդեցության գնահատման խնդիրները: Նանո-TiO2-ի կիրառման հետազոտությունը շատ ոլորտներում ամբողջությամբ չի մշակվել, և որոշ ոլորտներում, ինչպիսիք են արևապաշտպան կոսմետիկան, դեռ պետք է խորացնել հետազոտությունները: Կիրառական տեխնոլոգիաների հետազոտությունների ուշացման պատճառով չինական nano-TiO2 _ 2 արտադրանքը չի կարող սերիական ապրանքանիշեր ձևավորել տարբեր ոլորտների հատուկ պահանջներին համապատասխանելու համար:

② Նանո-TiO2-ի մակերեսային մշակման տեխնոլոգիան լրացուցիչ ուսումնասիրության կարիք ունի

Մակերեւութային մշակումը ներառում է անօրգանական մակերևութային և օրգանական մակերևութային մշակում: Մակերեւութային մշակման տեխնոլոգիան կազմված է մակերեսային մշակման գործակալի բանաձևից, մակերևութային մշակման տեխնոլոգիայից և մակերեսային մաքրման սարքավորումներից:

5. Եզրափակիչ դիտողություններ

Արևապաշտպան կոսմետիկայի նանո-TiO2-ի թափանցիկությունը, ուլտրամանուշակագույն պաշտպանությունը, ցրվածությունը և լույսի դիմադրությունը կարևոր տեխնիկական ցուցանիշներ են, որոնք կարող են գնահատել դրա որակը, և նանո-TiO2-ի սինթեզի գործընթացը և մակերեսային մշակման մեթոդը այս տեխնիկական ցուցանիշները որոշելու բանալին են: