Nanotechnology ແລະ Nanomaterials: Nanometer Titanium Dioxide ໃນເຄື່ອງສໍາອາງ Sunscreen

Nanotechnology ແລະ Nanomaterials: Nanometer Titanium Dioxide ໃນເຄື່ອງສໍາອາງ Sunscreen

ຄໍາອ້າງອີງ

ປະມານ 5% ຂອງຮັງສີທີ່ເກີດຈາກແສງຕາເວັນມີຮັງສີ ultraviolet ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ ≤400 nm. ຮັງສີ ultraviolet ໃນແສງແດດສາມາດແບ່ງອອກເປັນ: ຮັງສີ ultraviolet ຄື້ນຍາວທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນຂອງ 320 nm ~ 400 nm, ເອີ້ນວ່າຮັງສີ ultraviolet A (UVA); ຮັງສີ ultraviolet ຄື້ນປານກາງທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ 290 nm ຫາ 320 nm ເອີ້ນວ່າ B-type ultraviolet rays (UVB) ແລະ ultraviolet wavelength wavelength 200 nm ຫາ 290 nm ເອີ້ນວ່າ C-type ultraviolet rays.

ເນື່ອງຈາກຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນແລະພະລັງງານສູງ, ຮັງສີ ultraviolet ມີອໍານາດການທໍາລາຍທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່, ເຊິ່ງສາມາດທໍາລາຍຜິວຫນັງຂອງຄົນເຮົາ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການອັກເສບຫຼື sunburn, ແລະເຮັດໃຫ້ເກີດມະເຮັງຜິວຫນັງຢ່າງຮຸນແຮງ. UVB ແມ່ນປັດໃຈຕົ້ນຕໍທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການອັກເສບຂອງຜິວຫນັງແລະການເຜົາໄຫມ້ຈາກແສງແດດ.

1. ຫຼັກການປ້ອງກັນຮັງສີ ultraviolet ດ້ວຍ nano TiO2

TiO _ 2 ເປັນ semiconductor N-type. ຮູບແບບໄປເຊຍກັນຂອງ nano-TiO _ 2 ທີ່ໃຊ້ໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ rutile, ແລະຄວາມກວ້າງຂອງແຖບຫ້າມຂອງມັນແມ່ນ 3.0 eV ໃນເວລາທີ່ຄີຫຼັງ UV ທີ່ມີຄວາມຍາວ wavelength ຫນ້ອຍກ່ວາ 400nm irradiate TiO _ 2, ເອເລັກໂຕຣນິກໃນແຖບ valence ສາມາດດູດຊຶມຮັງສີ UV ແລະມີຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ຈະ ແຖບ conduction, ແລະຄູ່ electron-hole ແມ່ນຜະລິດໃນເວລາດຽວກັນ, ດັ່ງນັ້ນ TiO _ 2 ມີຫນ້າທີ່ດູດຊຶມຮັງສີ UV. ດ້ວຍ​ຂະ​ຫນາດ​ຂອງ​ອະ​ນຸ​ພາກ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​ແລະ​ແຕ່​ສ່ວນ​ຫນຶ່ງ​ຈໍາ​ນວນ​ຫຼາຍ​, ນີ້​ຢ່າງ​ຫຼວງ​ຫຼາຍ​ເພີ່ມ​ຄວາມ​ເປັນ​ໄປ​ໄດ້​ຂອງ​ການ​ສະ​ກັດ​ຫຼື intercepting ຄີ​ຫຼັງ ultraviolet​.

2. ຄຸນລັກສະນະຂອງ nano-TiO2 ໃນເຄື່ອງສໍາອາງກັນແດດ

2.1

ປະສິດທິພາບການປ້ອງກັນ UV ສູງ

ຄວາມສາມາດໃນການປ້ອງກັນ ultraviolet ຂອງເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen ແມ່ນສະແດງອອກໂດຍປັດໄຈປ້ອງກັນແສງແດດ (ຄ່າ SPF), ແລະຄ່າ SPF ສູງ, ຜົນກະທົບຂອງ sunscreen ໄດ້ດີກວ່າ. ອັດຕາສ່ວນຂອງພະລັງງານທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຜະລິດ erythema ທີ່ກວດພົບໄດ້ຕ່ໍາສຸດສໍາລັບຜິວຫນັງທີ່ເຄືອບດ້ວຍຜະລິດຕະພັນ sunscreen ກັບພະລັງງານທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຜະລິດ erythema ໃນລະດັບດຽວກັນສໍາລັບຜິວຫນັງທີ່ບໍ່ມີຜະລິດຕະພັນ sunscreen.

ເນື່ອງຈາກ nano-TiO2 ດູດຊຶມແລະກະແຈກກະຈາຍຮັງສີ ultraviolet, ມັນໄດ້ຖືກຖືວ່າເປັນຄີມກັນແດດທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດໃນປະເທດແລະຕ່າງປະເທດ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄວາມສາມາດຂອງ nano-TiO2 ເພື່ອປ້ອງກັນ UVB ແມ່ນ 3-4 ເທົ່າຂອງ nano-ZnO.

2.2

ຂອບເຂດຂະຫນາດອະນຸພາກທີ່ເຫມາະສົມ

ຄວາມສາມາດໃນການປ້ອງກັນ ultraviolet ຂອງ nano-TiO2 ຖືກກໍານົດໂດຍຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມແລະຄວາມສາມາດໃນການກະແຈກກະຈາຍຂອງມັນ. ຂະຫນາດອະນຸພາກຕົ້ນສະບັບຂອງ nano-TiO2 ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມ ultraviolet ທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ອີງ​ຕາມ​ກົດ​ຫມາຍ​ຂອງ Rayleigh ຂອງ​ກະ​ແຈກ​ກະ​ຈາຍ​ແສງ​, ມີ​ຂະ​ຫນາດ​ອະ​ນຸ​ພາກ​ຕົ້ນ​ສະ​ບັບ​ທີ່​ເຫມາະ​ສົມ​ສໍາ​ລັບ​ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ກະ​ແຈກ​ກະ​ຈາຍ​ສູງ​ສຸດ​ຂອງ nano-TiO2 ຮັງ​ສີ ultraviolet ທີ່​ມີ​ຄວາມ​ຍາວ​ຂອງ​ຄື້ນ​ທີ່​ແຕກ​ຕ່າງ​ກັນ​. ການ​ທົດ​ລອງ​ຍັງ​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ວ່າ​ໄລ​ຍະ​ເວ​ລາ​ທີ່​ຍາວ​ກວ່າ​ຂອງ​ລັງ​ສີ ultraviolet​, ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ປ້ອງ​ກັນ​ຂອງ nano-TiO 2 ແມ່ນ​ຂຶ້ນ​ກັບ​ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ກະ​ແຈກ​ກະ​ຈາຍ​ຂອງ​ຕົນ​ຫຼາຍ​ກວ່າ​; ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນກວ່າ, ການປົກປ້ອງຂອງມັນຫຼາຍຂື້ນກັບຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມຂອງມັນ.

2.3

ການກະຈາຍແລະຄວາມໂປ່ງໃສທີ່ດີເລີດ

ຂະຫນາດອະນຸພາກຕົ້ນສະບັບຂອງ nano-TiO2 ແມ່ນຕ່ໍາກວ່າ 100 nm, ໄກກວ່າຄວາມຍາວຄື່ນຂອງແສງທີ່ເຫັນໄດ້. ໃນທາງທິດສະດີ, nano-TiO2 ສາມາດສົ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ໃນເວລາທີ່ມັນກະແຈກກະຈາຍຫມົດ, ດັ່ງນັ້ນມັນມີຄວາມໂປ່ງໃສ. ເນື່ອງຈາກຄວາມໂປ່ງໃສຂອງ nano-TiO2, ມັນຈະບໍ່ປົກຄຸມຜິວໃນເວລາທີ່ເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມງາມຂອງຜິວຫນັງທໍາມະຊາດ. ຄວາມໂປ່ງໃສແມ່ນຫນຶ່ງໃນດັດຊະນີທີ່ສໍາຄັນຂອງ nano-TiO2 ໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, nano-TiO 2 ມີຄວາມໂປ່ງໃສແຕ່ບໍ່ໂປ່ງໃສຢ່າງສົມບູນໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen, ເນື່ອງຈາກວ່າ nano-TiO2 ມີ particles ຂະຫນາດນ້ອຍ, ພື້ນທີ່ສະເພາະຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະພະລັງງານຂອງຫນ້າດິນສູງທີ່ສຸດ, ແລະມັນງ່າຍທີ່ຈະປະກອບເປັນ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ການກະຈາຍແລະຄວາມໂປ່ງໃສຂອງ. ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ.

2.4

ທົນທານຕໍ່ສະພາບອາກາດທີ່ດີ

Nano-TiO 2 ສໍາລັບເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມທົນທານຕໍ່ສະພາບອາກາດທີ່ແນ່ນອນ (ໂດຍສະເພາະແມ່ນຄວາມທົນທານຕໍ່ແສງສະຫວ່າງ). ເນື່ອງຈາກວ່າ nano-TiO2 ມີອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍແລະກິດຈະກໍາສູງ, ມັນຈະສ້າງຄູ່ electron-hole ຫຼັງຈາກການດູດຊຶມຮັງສີ ultraviolet, ແລະບາງຄູ່ electron-hole ຈະເຄື່ອນຍ້າຍໄປສູ່ຫນ້າດິນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ອົກຊີເຈນທີ່ປະລໍາມະນູແລະ hydroxyl radicals ໃນນ້ໍາ adsorbed ດ້ານຂອງ. nano-TiO2, ເຊິ່ງມີຄວາມສາມາດຜຸພັງທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ມັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສີຂອງຜະລິດຕະພັນແລະກິ່ນຍ້ອນການເສື່ອມໂຊມຂອງເຄື່ອງເທດ. ດັ່ງນັ້ນ, ຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍຊັ້ນການແຍກໂປ່ງໃສ, ເຊັ່ນ: silica, alumina ແລະ zirconia, ຕ້ອງໄດ້ຮັບການເຄືອບຢູ່ດ້ານຂອງ nano-TiO2 ເພື່ອຍັບຍັ້ງກິດຈະກໍາ photochemical ຂອງມັນ.

3. ປະເພດ ແລະທ່າອ່ຽງການພັດທະນາຂອງ nano-TiO2

3.1

ຜົງ Nano-TiO2

ຜະລິດຕະພັນ nano-TiO2 ແມ່ນຂາຍໃນຮູບແບບຂອງຜົງແຂງ, ເຊິ່ງສາມາດແບ່ງອອກເປັນຝຸ່ນ hydrophilic ແລະຝຸ່ນ lipophilic ຕາມຄຸນສົມບັດດ້ານຫນ້າຂອງ nano-TiO2. ຜົງ Hydrophilic ແມ່ນໃຊ້ໃນເຄື່ອງສໍາອາງທີ່ມີນ້ໍາ, ໃນຂະນະທີ່ຜົງ lipophilic ແມ່ນໃຊ້ໃນເຄື່ອງສໍາອາງທີ່ມີນ້ໍາມັນ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຝຸ່ນ hydrophilic ແມ່ນໄດ້ຮັບໂດຍການປິ່ນປົວພື້ນຜິວອະນົງຄະທາດ. ສ່ວນຫຼາຍຂອງຜົງ nano-TiO2 ຕ່າງປະເທດເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຜ່ານການປິ່ນປົວພື້ນຜິວເປັນພິເສດຕາມພື້ນທີ່ນຳໃຊ້ຂອງມັນ.

3.2

ສີຜິວ nano TiO2

ເນື່ອງຈາກວ່າອະນຸພາກ nano-TiO2 ແມ່ນລະອຽດແລະງ່າຍທີ່ຈະກະແຈກກະຈາຍແສງສະຫວ່າງສີຟ້າທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນກວ່າໃນແສງສະຫວ່າງທີ່ສັງເກດເຫັນ, ເມື່ອເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen, ຜິວຫນັງຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນສີຟ້າແລະເບິ່ງບໍ່ສຸຂະພາບ. ເພື່ອໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບສີຜິວ, ເມັດສີແດງເຊັ່ນທາດເຫຼັກ oxide ມັກຈະຖືກເພີ່ມເຂົ້າໃນສູດເຄື່ອງສໍາອາງໃນໄລຍະຕົ້ນ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະຄວາມຊຸ່ມຊື່ນລະຫວ່າງ nano-TiO2 _ 2 ແລະທາດເຫຼັກ oxide, ສີທີ່ລອຍມັກຈະເກີດຂື້ນ.

4. ສະຖານະພາບການຜະລິດ nano-TiO2 ໃນປະເທດຈີນ

ການຄົ້ນຄວ້າຂະໜາດນ້ອຍກ່ຽວກັບ nano-TiO2 _ 2 ໃນປະເທດຈີນແມ່ນມີຄວາມຫ້າວຫັນຫຼາຍ, ລະດັບການຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີໄດ້ບັນລຸລະດັບກ້າວຫນ້າຂອງໂລກ, ແຕ່ການຄົ້ນຄວ້າດ້ານວິສະວະກໍາທີ່ໃຊ້ໃນການນໍາໃຊ້ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຖອຍຫລັງ, ແລະຜົນການຄົ້ນຄວ້າຈໍານວນຫຼາຍບໍ່ສາມາດປ່ຽນເປັນຜະລິດຕະພັນອຸດສາຫະກໍາໄດ້. ການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາຂອງ nano-TiO2 ໃນປະເທດຈີນໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນໃນປີ 1997, ຫຼາຍກວ່າ 10 ປີຫຼັງຈາກຍີ່ປຸ່ນ.

ມີສອງເຫດຜົນທີ່ຈໍາກັດຄຸນນະພາບແລະການແຂ່ງຂັນໃນຕະຫຼາດຂອງຜະລິດຕະພັນ nano-TiO2 ໃນປະເທດຈີນ:

① ການ​ຄົ້ນ​ຄວ້າ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ລ້າ​ຫຼັງ​

ການຄົ້ນຄວ້າເຕັກໂນໂລຢີຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ້ອງການແກ້ໄຂບັນຫາຂອງການເພີ່ມຂະບວນການແລະການປະເມີນຜົນຂອງ nano-TiO2 ໃນລະບົບປະສົມ. ການຄົ້ນຄວ້າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ nano-TiO2 ໃນຫຼາຍຂົງເຂດຍັງບໍ່ໄດ້ຮັບການພັດທະນາຢ່າງເຕັມທີ່, ແລະການຄົ້ນຄວ້າໃນບາງຂົງເຂດເຊັ່ນ: ເຄື່ອງສໍາອາງກັນແດດ, ຍັງຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ລົງເລິກ. ເນື່ອງຈາກການຊັກຊ້າຂອງການຄົ້ນຄວ້າເຕັກໂນໂລຊີການນໍາໃຊ້, ຜະລິດຕະພັນ nano-TiO2 _2 ຂອງຈີນ. ບໍ່ສາມາດປະກອບເປັນຍີ່ຫໍ້ serial ເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການພິເສດຂອງຂົງເຂດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

② ເທກໂນໂລຍີການປິ່ນປົວພື້ນຜິວຂອງ nano-TiO2 ຕ້ອງການການສຶກສາຕື່ມອີກ

ການປິ່ນປົວພື້ນຜິວປະກອບມີການປິ່ນປົວພື້ນຜິວອະນົງຄະທາດແລະການປິ່ນປົວດ້ານອິນຊີ. ເທກໂນໂລຍີການປິ່ນປົວພື້ນຜິວແມ່ນປະກອບດ້ວຍສູດຕົວແທນການປິ່ນປົວພື້ນຜິວ, ເທກໂນໂລຍີການປິ່ນປົວພື້ນຜິວແລະອຸປະກອນການປິ່ນປົວດ້ານ.

5. ບົດສະຫຼຸບ

ຄວາມໂປ່ງໃສ, ປະສິດທິພາບການປ້ອງກັນ ultraviolet, ການກະຈາຍແລະການຕໍ່ຕ້ານແສງສະຫວ່າງຂອງ nano-TiO2 ໃນເຄື່ອງສໍາອາງ sunscreen ແມ່ນຕົວຊີ້ວັດດ້ານວິຊາການທີ່ສໍາຄັນເພື່ອຕັດສິນຄຸນນະພາບຂອງມັນ, ແລະຂະບວນການສັງເຄາະແລະວິທີການຮັກສາພື້ນຜິວຂອງ nano-TiO2 ແມ່ນສໍາຄັນໃນການກໍານົດດັດຊະນີດ້ານວິຊາການເຫຼົ່ານີ້.