നാനോ ടെക്നോളജിയും നാനോ മെറ്റീരിയലുകളും: സൺസ്ക്രീൻ കോസ്മെറ്റിക്സിലെ നാനോമീറ്റർ ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്സൈഡ്

നാനോ ടെക്നോളജിയും നാനോ മെറ്റീരിയലുകളും: സൺസ്ക്രീൻ കോസ്മെറ്റിക്സിലെ നാനോമീറ്റർ ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്സൈഡ്

വാക്കുകൾ ഉദ്ധരിക്കുക

സൂര്യൻ വികിരണം ചെയ്യുന്ന കിരണങ്ങളിൽ ഏകദേശം 5% അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ ≤400 nm ആണ്. സൂര്യപ്രകാശത്തിലെ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ വിഭജിക്കാം: 320 nm~400 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ദീർഘ-തരംഗ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ, എ-ടൈപ്പ് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ (UVA); 290 nm മുതൽ 320 nm വരെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള മീഡിയം-വേവ് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ബി-ടൈപ്പ് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ (UVB) എന്നും 200 nm മുതൽ 290 nm വരെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഷോർട്ട്-വേവ് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ravio C-type ray എന്നും വിളിക്കുന്നു.

കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യവും ഉയർന്ന ഊർജ്ജവും കാരണം, അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾക്ക് വലിയ വിനാശകരമായ ശക്തിയുണ്ട്, അത് ആളുകളുടെ ചർമ്മത്തിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയും വീക്കം അല്ലെങ്കിൽ സൂര്യതാപം ഉണ്ടാക്കുകയും ത്വക്ക് അർബുദം ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും. UVB ആണ് ചർമ്മത്തിലെ വീക്കം, സൂര്യാഘാതം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകുന്ന പ്രധാന ഘടകം.

1. നാനോ TiO2 ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനുള്ള തത്വം

TiO_2 ഒരു N-തരം അർദ്ധചാലകമാണ്. സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നാനോ-TiO _ 2 ൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ രൂപം പൊതുവെ റൂറ്റൈൽ ആണ്, അതിൻ്റെ നിരോധിത ബാൻഡ് വീതി 3.0 eV ആണ്, 400nm-ൽ താഴെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള UV രശ്മികൾ TiO _ 2 വികിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ, വാലൻസ് ബാൻഡിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് UV കിരണങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്യാനും ആഗിരണം ചെയ്യാനും കഴിയും. ചാലക ബാൻഡും ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികളും ഒരേ സമയം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ TiO _ 2 ന് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രവർത്തനമുണ്ട്. ചെറിയ കണിക വലിപ്പവും നിരവധി ഭിന്നസംഖ്യകളും ഉള്ളതിനാൽ, ഇത് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ തടയുന്നതിനോ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നതിനോ ഉള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

2. സൺസ്ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോ-TiO2 ൻ്റെ സവിശേഷതകൾ

2.1

ഉയർന്ന UV ഷീൽഡിംഗ് കാര്യക്ഷമത

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളുടെ അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് കഴിവ് സൺ പ്രൊട്ടക്ഷൻ ഫാക്‌ടർ (SPF മൂല്യം) മുഖേനയാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്, കൂടാതെ SPF മൂല്യം കൂടുന്തോറും സൺസ്‌ക്രീൻ പ്രഭാവം മികച്ചതാണ്. സൺസ്‌ക്രീൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ചർമ്മത്തിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കണ്ടെത്താവുന്ന എറിത്തമ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ അനുപാതം സൺസ്ക്രീൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങളില്ലാത്ത ചർമ്മത്തിന് അതേ അളവിലുള്ള എറിത്തമ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജവും.

നാനോ-TiO2 അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും വിതറുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ, ഇത് സ്വദേശത്തും വിദേശത്തും ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഫിസിക്കൽ സൺസ്ക്രീൻ ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. പൊതുവേ, UVB സംരക്ഷിക്കാനുള്ള നാനോ-TiO2-ൻ്റെ കഴിവ് നാനോ-ZnO-യുടെ 3-4 മടങ്ങാണ്.

2.2

അനുയോജ്യമായ കണികാ വലിപ്പ പരിധി

നാനോ-TiO2 ൻ്റെ അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് കഴിവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് അതിൻ്റെ ആഗിരണ ശേഷിയും ചിതറിക്കൽ കഴിവുമാണ്. നാനോ-TiO2 ൻ്റെ യഥാർത്ഥ കണിക വലിപ്പം ചെറുതാണെങ്കിൽ, അൾട്രാവയലറ്റ് ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ് ശക്തമാണ്. റെയ്‌ലീയുടെ പ്രകാശ വിസരണം നിയമമനുസരിച്ച്, നാനോ-TiO2 ൻ്റെ വിവിധ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളിലേക്കുള്ള പരമാവധി ചിതറിക്കൽ കഴിവിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു യഥാർത്ഥ കണിക വലിപ്പമുണ്ട്. അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം കൂടുന്തോറും നാനോ-TiO 2 ൻ്റെ സംരക്ഷണ ശേഷി അതിൻ്റെ ചിതറിക്കൽ കഴിവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നും പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുന്തോറും അതിൻ്റെ കവചം അതിൻ്റെ ആഗിരണ ശേഷിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2.3

മികച്ച വ്യതിചലനവും സുതാര്യതയും

നാനോ-TiO2-ൻ്റെ യഥാർത്ഥ കണികാ വലിപ്പം 100 nm-ൽ താഴെയാണ്, ദൃശ്യപ്രകാശത്തിൻ്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്. സൈദ്ധാന്തികമായി, നാനോ-TiO2 പൂർണ്ണമായും ചിതറിക്കിടക്കുമ്പോൾ ദൃശ്യപ്രകാശം കൈമാറാൻ കഴിയും, അതിനാൽ അത് സുതാര്യമാണ്. നാനോ-TiO2 ൻ്റെ സുതാര്യത കാരണം, സൺസ്ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ചേർക്കുമ്പോൾ അത് ചർമ്മത്തെ മറയ്ക്കില്ല. അതിനാൽ, ഇതിന് സ്വാഭാവിക ചർമ്മസൗന്ദര്യം കാണിക്കാൻ കഴിയും.സൺസ്ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോ-TiO2 ൻ്റെ പ്രധാന സൂചികകളിലൊന്നാണ് സുതാര്യത. വാസ്തവത്തിൽ, നാനോ-TiO 2 സുതാര്യമാണ്, പക്ഷേ സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ പൂർണ്ണമായും സുതാര്യമല്ല, കാരണം നാനോ-TiO2 ന് ചെറിയ കണങ്ങളും വലിയ പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും വളരെ ഉയർന്ന ഉപരിതല ഊർജ്ജവും ഉണ്ട്, കൂടാതെ അഗ്രഗേറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ എളുപ്പമാണ്, അങ്ങനെ ഇത് വ്യതിരിക്തതയെയും സുതാര്യതയെയും ബാധിക്കുന്നു. ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ.

2.4

നല്ല കാലാവസ്ഥ പ്രതിരോധം

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കൾക്കുള്ള Nano-TiO 2-ന് ചില കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധം (പ്രത്യേകിച്ച് നേരിയ പ്രതിരോധം) ആവശ്യമാണ്. നാനോ-TiO2 ന് ചെറിയ കണങ്ങളും ഉയർന്ന പ്രവർത്തനവും ഉള്ളതിനാൽ, അത് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്ത ശേഷം ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കും, കൂടാതെ ചില ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് കുടിയേറുകയും, അതിൻ്റെ ഫലമായി ആറ്റോമിക് ഓക്സിജനും ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളും ജലത്തിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യും. നാനോ-TiO2, ശക്തമായ ഓക്സിഡേഷൻ കഴിവുണ്ട്. ഇത് സുഗന്ധദ്രവ്യങ്ങളുടെ വിഘടനം മൂലം ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ നിറവ്യത്യാസത്തിനും ദുർഗന്ധത്തിനും കാരണമാകും. അതിനാൽ, സിലിക്ക, അലുമിന, സിർക്കോണിയ തുടങ്ങിയ ഒന്നോ അതിലധികമോ സുതാര്യമായ ഒറ്റപ്പെടൽ പാളികൾ നാനോ-TiO2-ൻ്റെ ഫോട്ടോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനത്തെ തടയുന്നതിന് ഉപരിതലത്തിൽ പൂശണം.

3. നാനോ-TiO2-ൻ്റെ തരങ്ങളും വികസന പ്രവണതകളും

3.1

നാനോ-TiO2 പൊടി

നാനോ-TiO2 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഖര പൊടിയുടെ രൂപത്തിലാണ് വിൽക്കുന്നത്, നാനോ-TiO2 ൻ്റെ ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ അനുസരിച്ച് ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൗഡർ, ലിപ്പോഫിലിക് പൗഡർ എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം. ജലത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൗഡർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതേസമയം ലിപ്പോഫിലിക് പൗഡർ എണ്ണ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൊടികൾ സാധാരണയായി അജൈവ പ്രതല സംസ്കരണത്തിലൂടെയാണ് ലഭിക്കുന്നത്. ഈ വിദേശ നാനോ-TiO2 പൊടികളിൽ ഭൂരിഭാഗവും അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡുകൾക്കനുസരിച്ച് പ്രത്യേക ഉപരിതല ചികിത്സയ്ക്ക് വിധേയമാണ്.

3.2

ചർമ്മത്തിൻ്റെ നിറം നാനോ TiO2

നാനോ-TiO2 കണികകൾ മികച്ചതും ദൃശ്യപ്രകാശത്തിൽ കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള നീല വെളിച്ചം വിതറാൻ എളുപ്പമുള്ളതും ആയതിനാൽ, സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ചേർക്കുമ്പോൾ, ചർമ്മം നീല ടോൺ കാണിക്കുകയും അനാരോഗ്യകരമായി കാണപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ചർമ്മത്തിൻ്റെ നിറവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന്, അയൺ ഓക്സൈഡ് പോലുള്ള ചുവന്ന പിഗ്മെൻ്റുകൾ പലപ്പോഴും ആദ്യഘട്ടത്തിൽ കോസ്മെറ്റിക് ഫോർമുലകളിൽ ചേർക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, നാനോ-TiO2 _ 2 ഉം ഇരുമ്പ് ഓക്സൈഡും തമ്മിലുള്ള സാന്ദ്രതയിലും ഈർപ്പത്തിലും ഉള്ള വ്യത്യാസം കാരണം, ഫ്ലോട്ടിംഗ് നിറങ്ങൾ പലപ്പോഴും സംഭവിക്കാറുണ്ട്.

4. ചൈനയിലെ നാനോ-TiO2 ൻ്റെ ഉത്പാദന നില

ചൈനയിലെ നാനോ-TiO2 _ 2-നെക്കുറിച്ചുള്ള ചെറിയ തോതിലുള്ള ഗവേഷണം വളരെ സജീവമാണ്, സൈദ്ധാന്തിക ഗവേഷണ തലം ലോകമെമ്പാടുമുള്ള വികസിത തലത്തിലെത്തി, എന്നാൽ പ്രായോഗിക ഗവേഷണവും എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഗവേഷണവും താരതമ്യേന പിന്നാക്കമാണ്, മാത്രമല്ല പല ഗവേഷണ ഫലങ്ങളും വ്യാവസായിക ഉൽപന്നങ്ങളാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയില്ല. ചൈനയിൽ നാനോ-TiO2 ൻ്റെ വ്യാവസായിക ഉൽപ്പാദനം ജപ്പാനേക്കാൾ 10 വർഷത്തിനു ശേഷം 1997-ൽ ആരംഭിച്ചു.

ചൈനയിലെ നാനോ-TiO2 ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരവും വിപണി മത്സരക്ഷമതയും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിന് രണ്ട് കാരണങ്ങളുണ്ട്:

① അപ്ലൈഡ് ടെക്നോളജി ഗവേഷണം പിന്നിലാണ്

കോമ്പോസിറ്റ് സിസ്റ്റത്തിൽ നാനോ-TiO2-ൻ്റെ പ്രോസസ്സും ഇഫക്റ്റ് മൂല്യനിർണ്ണയവും ചേർക്കുന്നതിലെ പ്രശ്നങ്ങൾ ആപ്ലിക്കേഷൻ സാങ്കേതിക ഗവേഷണത്തിന് പരിഹരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. പല മേഖലകളിലും നാനോ-TiO2 ൻ്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഗവേഷണം പൂർണ്ണമായി വികസിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധകവസ്തുക്കൾ പോലുള്ള ചില മേഖലകളിലെ ഗവേഷണം ഇനിയും ആഴത്തിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. പ്രായോഗിക സാങ്കേതിക ഗവേഷണത്തിൻ്റെ കാലതാമസം കാരണം, ചൈനയുടെ നാനോ-TiO2 _ 2 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത ഫീൽഡുകളുടെ പ്രത്യേക ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി സീരിയൽ ബ്രാൻഡുകൾ രൂപീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല.

② നാനോ-TiO2-ൻ്റെ ഉപരിതല സംസ്കരണ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്

ഉപരിതല ചികിത്സയിൽ അജൈവ ഉപരിതല ചികിത്സയും ഓർഗാനിക് ഉപരിതല ചികിത്സയും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉപരിതല സംസ്കരണ സാങ്കേതികവിദ്യ, ഉപരിതല സംസ്കരണ സൂത്രവാക്യം, ഉപരിതല സംസ്കരണ സാങ്കേതികവിദ്യ, ഉപരിതല സംസ്കരണ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്.

5. ഉപസംഹാരം

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിലെ നാനോ-TiO2-ൻ്റെ സുതാര്യത, അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് പ്രകടനം, ഡിസ്‌പേഴ്‌സിബിലിറ്റി, ലൈറ്റ് റെസിസ്റ്റൻസ് എന്നിവ അതിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രധാന സാങ്കേതിക സൂചികകളാണ്, കൂടാതെ നാനോ-TiO2-ൻ്റെ സിന്തസിസ് പ്രക്രിയയും ഉപരിതല ചികിത്സ രീതിയുമാണ് ഈ സാങ്കേതിക സൂചികകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാനം.