Nanoteknologi dan nanomaterial: nanometer titanium dioksida dalam kosmetik tabir surya
Mengutip kata -kata
Sekitar 5% dari sinar yang dipancarkan oleh matahari memiliki sinar ultraviolet dengan panjang gelombang ≤400 nm. Sinar ultraviolet di bawah sinar matahari dapat dibagi menjadi: sinar ultraviolet gelombang panjang dengan panjang gelombang 320 nm ~ 400 nm, yang disebut sinar ultraviolet tipe-A (UVA); Sinar ultraviolet gelombang sedang dengan panjang gelombang 290 nm hingga 320 nm disebut sinar ultraviolet tipe-B (UVB) dan sinar ultraviolet gelombang pendek dengan panjang gelombang 200 nm hingga 290 nm disebut sinar ultraviolet tipe-C.
Karena panjang gelombang pendek dan energi tinggi, sinar ultraviolet memiliki kekuatan destruktif yang besar, yang dapat merusak kulit orang, menyebabkan peradangan atau sengatan matahari, dan secara serius menghasilkan kanker kulit. UVB adalah faktor utama yang menyebabkan peradangan kulit dan terbakar matahari.
1. Prinsip Sinar Ultraviolet Pelindung dengan Nano TiO2
TIO _ 2 adalah semikonduktor tipe-N. The crystal form of nano-TiO _ 2 used in sunscreen cosmetics is generally rutile, and its forbidden band width is 3.0 eV When UV rays with wavelength less than 400nm irradiate TiO _ 2, electrons on valence band can absorb UV rays and be excited to the conduction band, and electron-hole pairs are generated at the same time, so TiO _ 2 has the function of absorbing UV rays. Dengan ukuran partikel kecil dan banyak fraksi, ini sangat meningkatkan kemungkinan memblokir atau mencegat sinar ultraviolet.
2. Karakteristik Nano-TiO2 dalam Kosmetik Tabir Surya
2.1
Efisiensi pelindung UV tinggi
Kemampuan pelindung ultraviolet dari kosmetik tabir surya diekspresikan oleh faktor perlindungan matahari (nilai SPF), dan semakin tinggi nilai SPF, semakin baik efek tabir surya. Rasio energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan eritema terendah yang terdeteksi untuk kulit yang dilapisi dengan produk tabir surya dengan energi yang diperlukan untuk menghasilkan eritema dengan tingkat yang sama untuk kulit tanpa produk tabir surya.
Ketika nano-tiO2 menyerap dan melingkupi sinar ultraviolet, itu dianggap sebagai tabir surya fisik yang paling ideal di rumah dan di luar negeri. Secara umum, kemampuan nano-tiO2 untuk melindungi UVB adalah 3-4 kali lipat dari nano-zno.
2.2
Kisaran ukuran partikel yang cocok
Kemampuan pelindung ultraviolet dari nano-tiO2 ditentukan oleh kemampuan penyerapan dan kemampuan hamburannya. Semakin kecil ukuran partikel asli nano-tiO2, semakin kuat kemampuan penyerapan ultraviolet. Menurut hukum hamburan cahaya Rayleigh, ada ukuran partikel asli yang optimal untuk kemampuan hamburan maksimum nano-tiO2 ke sinar ultraviolet dengan panjang gelombang yang berbeda. Eksperimen juga menunjukkan bahwa semakin lama panjang gelombang sinar ultraviolet, kemampuan perisai nano-tio 2 lebih tergantung pada kemampuan hamburannya; Semakin pendek panjang gelombang, semakin banyak pelindungnya tergantung pada kemampuan penyerapannya.
2.3
Dispersibilitas dan transparansi yang sangat baik
Ukuran partikel asli nano-tiO2 di bawah 100 nm, jauh lebih sedikit dari panjang gelombang cahaya yang terlihat. Secara teoritis, nano-tiO2 dapat mengirimkan cahaya yang terlihat ketika benar-benar tersebar, sehingga transparan. Karena transparansi nano-tiO2, itu tidak akan menutupi kulit ketika ditambahkan ke dalam kosmetik tabir surya. Oleh karena itu, dapat menunjukkan kecantikan kulit alami. Transparansi adalah salah satu indeks penting nano-tiO2 dalam kosmetik tabir surya. Faktanya, nano-tio 2 transparan tetapi tidak sepenuhnya transparan dalam kosmetik tabir surya, karena nano-tiO2 memiliki partikel kecil, luas permukaan spesifik yang besar dan energi permukaan yang sangat tinggi, dan mudah untuk membentuk agregat, sehingga mempengaruhi dispersibilitas dan transparansi produk.
2.4
Ketahanan cuaca yang baik
Nano-Tio 2 untuk kosmetik tabir surya membutuhkan ketahanan cuaca tertentu (terutama ketahanan ringan). Karena nano-tiO2 memiliki partikel kecil dan aktivitas tinggi, ia akan menghasilkan pasangan lubang elektron setelah menyerap sinar ultraviolet, dan beberapa pasangan lubang elektron akan bermigrasi ke permukaan, yang mengakibatkan oksigen atom dan radikal hidroksil pada decoration yang diserap pada permukaan nano-TiO2, yang memiliki kemampuan oksidasi. Oleh karena itu, satu atau lebih lapisan isolasi transparan, seperti silika, alumina dan zirkonia, harus dilapisi pada permukaan nano-tiO2 untuk menghambat aktivitas fotokimia.
3. Jenis dan Tren Pengembangan Nano-TiO2
3.1
Bubuk nano-tio2
Produk nano-tiO2 dijual dalam bentuk bubuk padat, yang dapat dibagi menjadi bubuk hidrofilik dan bubuk lipofilik sesuai dengan sifat permukaan nano-tiO2. Bubuk hidrofilik digunakan dalam kosmetik berbasis air, sedangkan bubuk lipofilik digunakan dalam kosmetik berbasis minyak. Bubuk hidrofilik umumnya diperoleh dengan perlakuan permukaan anorganik. Sebagian besar bubuk nano-tio2 asing ini telah mengalami perlakuan permukaan khusus sesuai dengan bidang aplikasinya.
3.2
Warna kulit nano tiO2
Karena partikel nano-tio2 baik-baik saja dan mudah untuk menyebarkan cahaya biru dengan panjang gelombang yang lebih pendek dalam cahaya tampak, ketika ditambahkan ke dalam kosmetik tabir surya, kulit akan menunjukkan nada biru dan terlihat tidak sehat. Untuk mencocokkan warna kulit, pigmen merah seperti besi oksida sering ditambahkan ke formula kosmetik pada tahap awal. Namun, karena perbedaan kepadatan dan keterbasahan antara nano-tiO2 _ 2 dan besi oksida, warna mengambang sering terjadi.
4. Status Produksi Nano-TiO2 di Cina
Penelitian skala kecil pada nano-tiO2 _ 2 di Cina sangat aktif, dan tingkat penelitian teoritis telah mencapai tingkat tingkat lanjut dunia, tetapi penelitian penelitian dan teknik terapan relatif terbelakang, dan banyak hasil penelitian tidak dapat diubah menjadi produk industri. Produksi industri Nano-TiO2 di Cina dimulai pada tahun 1997, lebih dari 10 tahun lebih lambat dari Jepang.
Ada dua alasan yang membatasi kualitas dan daya saing pasar dari produk nano-tio2 di Cina:
① Penelitian Teknologi Terapan tertinggal
Penelitian teknologi aplikasi perlu menyelesaikan masalah penambahan proses dan efek evaluasi nano-tiO2 dalam sistem komposit. Penelitian aplikasi nano-tiO2 di banyak bidang belum sepenuhnya dikembangkan, dan penelitian di beberapa bidang, seperti kosmetik tabir surya, masih perlu diperdalam. Tanpa jeda penelitian teknologi terapan, produk Nano-TiO2 _ 2 China tidak dapat membentuk merek serial untuk memenuhi persyaratan khusus dari berbagai bidang.
② Teknologi Perawatan Permukaan Nano-TiO2 membutuhkan studi lebih lanjut
Perawatan permukaan termasuk perlakuan permukaan anorganik dan perlakuan permukaan organik. Teknologi perlakuan permukaan terdiri dari formula agen perlakuan permukaan, teknologi perlakuan permukaan dan peralatan perawatan permukaan.
5. Keterangan penutup
Transparansi, kinerja pelindung ultraviolet, dispersibilitas dan resistensi cahaya nano-TiO2 dalam kosmetik tabir surya adalah indeks teknis penting untuk menilai kualitasnya, dan proses sintesis dan metode perawatan permukaan nano-TiO2 adalah kunci untuk menentukan indeks teknis ini.
Waktu posting: AUG-23-2021