Nanoteknologi dan Bahan Nano: Nanometer Titanium Dioksida dalam Kosmetik Pelindung Matahari

Nanoteknologi dan Bahan Nano: Nanometer Titanium Dioksida dalam Kosmetik Pelindung Matahari

Petikan perkataan

Kira-kira 5% daripada sinaran yang dipancarkan oleh matahari mempunyai sinaran ultraungu dengan panjang gelombang ≤400 nm. Sinar ultraungu dalam cahaya matahari boleh dibahagikan kepada: sinar ultraungu gelombang panjang dengan panjang gelombang 320 nm~400 nm, dipanggil sinaran ultraungu jenis A (UVA); Sinar ultraungu gelombang sederhana dengan panjang gelombang 290 nm hingga 320 nm dipanggil sinar ultraviolet jenis B (UVB) dan sinar ultraungu gelombang pendek dengan panjang gelombang 200 nm hingga 290 nm dipanggil sinar ultraungu jenis C.

Oleh kerana panjang gelombangnya yang pendek dan tenaga yang tinggi, sinaran ultraungu mempunyai kuasa pemusnah yang hebat, yang boleh merosakkan kulit orang, menyebabkan keradangan atau selaran matahari, dan secara serius menghasilkan kanser kulit. UVB adalah faktor utama yang menyebabkan keradangan kulit dan selaran matahari.

1. prinsip melindungi sinaran ultraungu dengan nano TiO2

TiO _ 2 ialah semikonduktor jenis N. Bentuk kristal nano-TiO _ 2 yang digunakan dalam kosmetik pelindung matahari biasanya rutil, dan lebar jalur terlarangnya ialah 3.0 eV Apabila sinar UV dengan panjang gelombang kurang daripada 400nm menyinari TiO _ 2, elektron pada jalur valens boleh menyerap sinar UV dan teruja untuk jalur pengaliran, dan pasangan lubang elektron dijana pada masa yang sama, jadi TiO _ 2 mempunyai fungsi menyerap UV sinaran. Dengan saiz zarah yang kecil dan banyak pecahan, Ini sangat meningkatkan kebarangkalian menyekat atau memintas sinaran ultraungu.

2. Ciri-ciri nano-TiO2 dalam kosmetik pelindung matahari

2.1

Kecekapan pelindung UV yang tinggi

Keupayaan pelindung ultraviolet kosmetik pelindung matahari dinyatakan oleh faktor perlindungan matahari (nilai SPF), dan lebih tinggi nilai SPF, lebih baik kesan pelindung matahari. Nisbah tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan eritema paling rendah yang boleh dikesan untuk kulit yang disalut dengan produk pelindung matahari kepada tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan eritema pada tahap yang sama untuk kulit tanpa produk pelindung matahari.

Memandangkan nano-TiO2 menyerap dan menyebarkan sinaran ultraungu, ia dianggap sebagai pelindung matahari fizikal yang paling ideal di dalam dan luar negara. Secara amnya, keupayaan nano-TiO2 untuk melindungi UVB adalah 3-4 kali ganda daripada nano-ZnO.

2.2

Julat saiz zarah yang sesuai

Keupayaan pelindung ultraungu nano-TiO2 ditentukan oleh keupayaan penyerapan dan keupayaan penyebarannya. Lebih kecil saiz zarah asal nano-TiO2, lebih kuat keupayaan penyerapan ultraungu. Mengikut undang-undang penyerakan cahaya Rayleigh, terdapat saiz zarah asal yang optimum untuk keupayaan penyerakan maksimum nano-TiO2 kepada sinar ultraungu dengan panjang gelombang yang berbeza. Eksperimen juga menunjukkan bahawa semakin panjang gelombang sinar ultraungu, Keupayaan melindungi nano-TiO 2 lebih bergantung kepada keupayaan penyerakannya; Lebih pendek panjang gelombang, lebih banyak perisai bergantung pada keupayaan penyerapannya.

2.3

Keterserakan dan ketelusan yang sangat baik

Saiz zarah asal nano-TiO2 adalah di bawah 100 nm, jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya yang boleh dilihat. Secara teorinya, nano-TiO2 boleh menghantar cahaya kelihatan apabila ia tersebar sepenuhnya, jadi ia telus. Kerana ketelusan nano-TiO2, ia tidak akan menutup kulit apabila ditambah ke dalam kosmetik pelindung matahari. Oleh itu, ia dapat menunjukkan kecantikan kulit semula jadi. Ketelusan adalah salah satu indeks penting nano-TiO2 dalam kosmetik pelindung matahari. Malah, nano-TiO 2 adalah telus tetapi tidak sepenuhnya telus dalam kosmetik pelindung matahari, kerana nano-TiO2 mempunyai zarah kecil, luas permukaan spesifik yang besar dan tenaga permukaan yang sangat tinggi, dan ia mudah untuk membentuk agregat, sekali gus menjejaskan keterserakan dan ketelusan produk.

2.4

Rintangan cuaca yang baik

Nano-TiO 2 untuk kosmetik pelindung matahari memerlukan rintangan cuaca tertentu (terutamanya rintangan cahaya). Oleh kerana nano-TiO2 mempunyai zarah yang kecil dan aktiviti yang tinggi, ia akan menghasilkan pasangan lubang elektron selepas menyerap sinaran ultraungu, dan beberapa pasangan lubang elektron akan berhijrah ke permukaan, mengakibatkan oksigen atom dan radikal hidroksil dalam air terserap pada permukaan nano-TiO2, yang mempunyai keupayaan pengoksidaan yang kuat.Ia akan menyebabkan perubahan warna produk dan bau akibat penguraian rempah. Oleh itu, satu atau lebih lapisan pengasingan lutsinar, seperti silika, alumina dan zirkonia, mesti disalut pada permukaan nano-TiO2 untuk menghalang aktiviti fotokimianya.

3. Jenis dan trend pembangunan nano-TiO2

3.1

Serbuk Nano-TiO2

Produk nano-TiO2 dijual dalam bentuk serbuk pepejal, yang boleh dibahagikan kepada serbuk hidrofilik dan serbuk lipofilik mengikut sifat permukaan nano-TiO2. Serbuk hidrofilik digunakan dalam kosmetik berasaskan air, manakala serbuk lipofilik digunakan dalam kosmetik berasaskan minyak. Serbuk hidrofilik secara amnya diperoleh melalui rawatan permukaan bukan organik. Kebanyakan serbuk nano-TiO2 asing ini telah menjalani rawatan permukaan khas mengikut bidang penggunaannya.

3.2

Warna kulit nano TiO2

Oleh kerana zarah nano-TiO2 adalah halus dan mudah untuk menyerakkan cahaya biru dengan panjang gelombang yang lebih pendek dalam cahaya yang boleh dilihat, apabila ditambah ke dalam kosmetik pelindung matahari, kulit akan menunjukkan tona biru dan kelihatan tidak sihat. Untuk memadankan warna kulit, pigmen merah seperti oksida besi sering ditambah kepada formula kosmetik pada peringkat awal. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh perbezaan ketumpatan dan kebolehbasahan antara nano-TiO2 _ 2 dan oksida besi, Warna terapung sering berlaku.

4. Status pengeluaran nano-TiO2 di China

Penyelidikan berskala kecil mengenai nano-TiO2 _ 2 di China sangat aktif, dan tahap penyelidikan teori telah mencapai tahap maju dunia, tetapi penyelidikan gunaan dan penyelidikan kejuruteraan agak mundur, dan banyak hasil penyelidikan tidak boleh diubah menjadi produk perindustrian. Pengeluaran perindustrian nano-TiO2 di China bermula pada tahun 1997, lebih 10 tahun kemudian daripada Jepun.

Terdapat dua sebab yang menyekat kualiti dan daya saing pasaran produk nano-TiO2 di China:

① Penyelidikan teknologi gunaan ketinggalan

Penyelidikan teknologi aplikasi perlu menyelesaikan masalah penambahan proses dan penilaian kesan nano-TiO2 dalam sistem komposit. Penyelidikan aplikasi nano-TiO2 dalam banyak bidang belum dibangunkan sepenuhnya, dan penyelidikan dalam beberapa bidang, seperti kosmetik pelindung matahari, masih perlu diperdalam. Disebabkan ketinggalan penyelidikan teknologi gunaan, produk nano-TiO2 _ 2 China tidak boleh membentuk jenama bersiri untuk memenuhi keperluan khas bidang yang berbeza.

② Teknologi rawatan permukaan nano-TiO2 memerlukan kajian lanjut

Rawatan permukaan termasuk rawatan permukaan bukan organik dan rawatan permukaan organik. Teknologi rawatan permukaan terdiri daripada formula agen rawatan permukaan, teknologi rawatan permukaan dan peralatan rawatan permukaan.

5. Penutup

Ketelusan, prestasi pelindung ultraungu, keterserakan dan rintangan cahaya nano-TiO2 dalam kosmetik pelindung matahari adalah indeks teknikal yang penting untuk menilai kualitinya, dan proses sintesis dan kaedah rawatan permukaan nano-TiO2 adalah kunci untuk menentukan indeks teknikal ini.