Nanoteknolojia na Nyenzo za Nanoma: Dioksidi ya Titanium ya Nanometer katika Vipodozi vya Michuzi ya jua

Nanoteknolojia na Nyenzo za Nanoma: Dioksidi ya Titanium ya Nanometer katika Vipodozi vya Michuzi ya jua

Nukuu maneno

Takriban 5% ya miale inayoangaziwa na jua ina miale ya ultraviolet yenye urefu wa ≤400 nm. Mionzi ya ultraviolet katika mwanga wa jua inaweza kugawanywa katika: mionzi ya muda mrefu ya ultraviolet yenye urefu wa 320 nm ~ 400 nm, inayoitwa A-aina ya miale ya ultraviolet (UVA); Miale ya urujuanimno ya mawimbi ya kati yenye urefu wa nm 290 hadi 320 huitwa miale ya urujuanimno aina ya B (UVB) na miale ya urujuanimno ya mawimbi mafupi yenye urefu wa nm 200 hadi 290 huitwa miale ya urujuanimyo aina ya C.

Kwa sababu ya urefu wake mfupi wa mawimbi na nishati nyingi, miale ya ultraviolet ina nguvu kubwa ya uharibifu, ambayo inaweza kuharibu ngozi ya watu, kusababisha kuvimba au kuchomwa na jua, na kusababisha saratani ya ngozi. UVB ndio sababu kuu inayosababisha kuvimba kwa ngozi na kuchomwa na jua.

1. kanuni ya kukinga miale ya ultraviolet na nano TiO2

TiO _ 2 ni semicondukta ya aina ya N. Aina ya fuwele ya nano-TiO _ 2 inayotumiwa katika vipodozi vya jua kwa ujumla ni mbaya, na upana wa bendi iliyokatazwa ni 3.0 eV Wakati miale ya UV yenye urefu wa chini ya 400nm inawaka TiO _ 2, elektroni kwenye bendi ya valence inaweza kunyonya miale ya UV na kusisimka bendi ya upitishaji, na jozi za shimo la elektroni huzalishwa kwa wakati mmoja, hivyo TiO _ 2 ina kazi ya kunyonya miale ya UV. Kwa saizi ndogo ya chembe na sehemu nyingi, hii huongeza sana uwezekano wa kuzuia au kukatiza miale ya ultraviolet.

2. Tabia za nano-TiO2 katika vipodozi vya jua

2.1

Ufanisi wa juu wa ulinzi wa UV

Uwezo wa kulinda mionzi ya jua wa vipodozi vya jua huonyeshwa na kipengele cha ulinzi wa jua (thamani ya SPF), na kadiri thamani ya SPF inavyokuwa juu, ndivyo athari ya jua inavyoboresha. Uwiano wa nishati inayohitajika ili kutoa erithema ya chini kabisa inayoweza kutambulika kwa ngozi iliyopakwa kwa bidhaa za kuzuia jua na nishati inayohitajika ili kutoa erithema ya kiwango sawa kwa ngozi bila bidhaa za jua.

Kadiri nano-TiO2 inavyofyonza na kutawanya miale ya urujuanimno, inachukuliwa kuwa kinga bora zaidi ya jua nyumbani na nje ya nchi. Kwa ujumla, uwezo wa nano-TiO2 kukinga UVB ni mara 3-4 kuliko nano-ZnO.

2.2

Safu ya ukubwa wa chembe zinazofaa

Uwezo wa ulinzi wa ultraviolet wa nano-TiO2 imedhamiriwa na uwezo wake wa kunyonya na uwezo wa kueneza. Kadiri ukubwa wa chembe asilia wa nano-TiO2 unavyopungua ndivyo uwezo wa kufyonzwa wa mionzi ya ultraviolet unavyoongezeka. Kulingana na sheria ya Rayleigh ya mtawanyiko wa nuru, kuna saizi ya chembe asilia ifaayo kwa uwezo wa juu zaidi wa kutawanya wa nano-TiO2 hadi miale ya urujuanimno yenye urefu tofauti wa mawimbi. Majaribio pia yanaonyesha kwamba urefu wa mawimbi ya miale ya urujuanimno,Uwezo wa kukinga wa nano-TiO 2 unategemea zaidi uwezo wake wa kutawanya; Kadiri urefu wa mawimbi unavyopungua, ndivyo ulinzi wake unavyotegemea uwezo wake wa kunyonya.

2.3

Utawanyiko bora na uwazi

Ukubwa wa awali wa chembe ya nano-TiO2 ni chini ya nm 100, chini sana kuliko urefu wa wimbi la mwanga unaoonekana. Kinadharia, nano-TiO2 inaweza kupitisha mwanga unaoonekana wakati umetawanywa kabisa, kwa hiyo ni wazi. Kwa sababu ya uwazi wa nano-TiO2, haitafunika ngozi wakati imeongezwa kwenye vipodozi vya jua. Kwa hiyo, inaweza kuonyesha uzuri wa ngozi ya asili.Uwazi ni mojawapo ya indexes muhimu za nano-TiO2 katika vipodozi vya jua. Kwa kweli, nano-TiO 2 ni ya uwazi lakini haina uwazi kabisa katika vipodozi vya jua, kwa sababu nano-TiO2 ina chembe ndogo, eneo kubwa la uso na nishati ya juu sana ya uso, na ni rahisi kuunda aggregates, hivyo kuathiri mtawanyiko na uwazi wa bidhaa.

2.4

Upinzani mzuri wa hali ya hewa

Nano-TiO 2 kwa vipodozi vya jua inahitaji upinzani fulani wa hali ya hewa (hasa upinzani wa mwanga). Kwa sababu nano-TiO2 ina chembechembe ndogo na shughuli nyingi, itazalisha jozi za mashimo ya elektroni baada ya kunyonya miale ya urujuani, na baadhi ya jozi za mashimo ya elektroni zitahamia juu ya uso, na hivyo kusababisha oksijeni ya atomiki na itikadi kali ya hidroksili katika maji yaliyowekwa kwenye uso wa maji. nano-TiO2, ambayo ina uwezo mkubwa wa oxidation.Itasababisha kubadilika kwa rangi ya bidhaa na harufu kutokana na kuoza kwa viungo. Kwa hivyo, tabaka moja au zaidi za uwazi za kutengwa, kama vile silika, alumina na zirconia, lazima zipakwe juu ya uso wa nano-TiO2 ili kuzuia shughuli zake za picha.

3. Aina na mwenendo wa maendeleo ya nano-TiO2

3.1

Poda ya Nano-TiO2

Bidhaa za nano-TiO2 zinauzwa kwa namna ya poda imara, ambayo inaweza kugawanywa katika poda ya hydrophilic na poda ya lipophilic kulingana na mali ya uso wa nano-TiO2. Poda ya hydrophilic hutumiwa katika vipodozi vya maji, wakati poda ya lipophilic hutumiwa katika vipodozi vya mafuta. Poda za haidrofili kwa ujumla hupatikana kwa matibabu ya uso wa isokaboni.Nyingi ya poda hizi za kigeni za nano-TiO2 zimefanyiwa matibabu maalum ya uso kulingana na maeneo ya maombi yao.

3.2

Rangi ya ngozi nano TiO2

Kwa sababu chembechembe za nano-TiO2 ni nzuri na ni rahisi kutawanya mwanga wa bluu na urefu mfupi wa mawimbi katika mwanga unaoonekana, unapoongezwa kwenye vipodozi vya jua, ngozi itaonyesha sauti ya samawati na kuonekana isiyofaa. Ili kuendana na rangi ya ngozi, rangi nyekundu kama vile oksidi ya chuma mara nyingi huongezwa kwa fomula za vipodozi katika hatua ya awali. Hata hivyo, kutokana na tofauti ya msongamano na unyevunyevu kati ya nano-TiO2 _ 2 na oksidi ya chuma, rangi zinazoelea mara nyingi hutokea.

4. Hali ya uzalishaji wa nano-TiO2 nchini China

Utafiti mdogo wa nano-TiO2 _ 2 nchini China unafanya kazi sana, na kiwango cha utafiti wa kinadharia kimefikia kiwango cha juu cha dunia, lakini utafiti uliotumika na utafiti wa kihandisi uko nyuma kiasi, na matokeo mengi ya utafiti hayawezi kubadilishwa kuwa bidhaa za viwandani. Uzalishaji wa viwanda wa nano-TiO2 nchini China ulianza mwaka 1997, zaidi ya miaka 10 baadaye kuliko Japan.

Kuna sababu mbili zinazozuia ubora na ushindani wa soko wa bidhaa za nano-TiO2 nchini Uchina:

① Utafiti wa teknolojia uliotumiwa unabaki nyuma

Utafiti wa teknolojia ya matumizi unahitaji kutatua matatizo ya kuongeza mchakato na tathmini ya athari ya nano-TiO2 katika mfumo wa mchanganyiko. Utafiti wa matumizi ya nano-TiO2 katika nyanja nyingi haujaendelezwa kikamilifu, na utafiti katika nyanja zingine, kama vile vipodozi vya jua, bado unahitaji kuimarishwa. haiwezi kuunda chapa za serial ili kukidhi mahitaji maalum ya nyanja tofauti.

② Teknolojia ya matibabu ya uso ya nano-TiO2 inahitaji utafiti zaidi

Matibabu ya uso ni pamoja na matibabu ya uso wa isokaboni na matibabu ya uso wa kikaboni. Teknolojia ya matibabu ya uso inaundwa na fomula ya wakala wa matibabu ya uso, teknolojia ya matibabu ya uso na vifaa vya matibabu ya uso.

5. Maneno ya kumalizia

Uwazi, utendakazi wa ulinzi wa ultraviolet, mtawanyiko na upinzani wa mwanga wa nano-TiO2 katika vipodozi vya jua ni faharisi muhimu za kiufundi kuhukumu ubora wake, na mchakato wa usanisi na njia ya matibabu ya uso ya nano-TiO2 ndio ufunguo wa kuamua faharisi hizi za kiufundi.