Нанотехнология ва наноматериалҳо: Диоксиди нанометрии титан дар косметикаи офтобӣ

Нанотехнология ва наноматериалҳо: Диоксиди нанометрии титан дар косметикаи офтобӣ

Калимаҳои иқтибос

Тақрибан 5% шуоҳои аз офтоб паҳншаванда дорои нурҳои ултрабунафш буда, дарозии мавҷашон ≤400 нм мебошад. Шуоъхои ултрабунафшро дар нури офтоб ба инхо таксим кардан мумкин аст: нурхои ултрабунафши дарозмавчи дарозии мавчашон 320 нм~400 нм, ки нурхои ултрабунафши типи А (УВА) номида мешаванд; Нурҳои ултрабунафши миёнамавҷро, ки дарозии мавҷашон аз 290 нм то 320 нм аст, нурҳои ултрабунафши навъи В (UVB) ва нурҳои ултрабунафши кӯтоҳи мавҷашон аз 200 нм то 290 нмро ултрабунафш навъи С меноманд.

Нурҳои ултрабунафш ба далели кӯтоҳ будани мавҷ ва энергияи баланд қудрати бузурги харобиовар доранд, ки метавонанд ба пӯсти одамон осеб расонанд, илтиҳоб ва ё сӯхтани офтобро ба вуҷуд оранд ва ба таври ҷиддӣ саратони пӯстро ба вуҷуд оранд. UVB омили асосии илтиҳоби пӯст ва сӯхтани офтоб аст.

1. Принсипи муҳофизат кардани нурҳои ултрабунафш бо нано TiO2

TiO _ 2 нимноқилҳои навъи N мебошад. Шакли булӯрии nano-TiO _ 2, ки дар косметикаи офтобӣ истифода мешавад, умуман рутил аст ва паҳнои манъшудаи он 3,0 эВ аст. Вақте ки нурҳои ултрабунафш бо дарозии мавҷ камтар аз 400 нм TiO _ 2-ро шуоъ мекунанд, электронҳо дар банди валентӣ метавонанд нурҳои ултрабунафшро ҷаббида, ҳаяҷон кунанд. банди ноқилӣ ва ҷуфтҳои сӯрохи электронӣ дар як вақт тавлид мешаванд, бинобар ин TiO _ 2 вазифаи ҷабби шуоҳои ултрабунафшро дорад. Бо андозаи хурди зарраҳо ва фраксияҳои сершумор, Ин эҳтимолияти басташавӣ ё боздоштани рентгенҳои ултрабунафшро зиёд мекунад.

2. Хусусиятҳои nano-TiO2 дар косметикаи офтобӣ

2.1

Самаранокии баланди муҳофизат аз ултрабунафш

Қобилияти аз ултрабунафш муҳофизат кардани косметикаи офтобӣ бо омили муҳофизати офтоб (қимати SPF) ифода карда мешавад ва арзиши SPF ҳар қадар баландтар бошад, ҳамон қадар таъсири муҳофизаткунандаи офтоб беҳтар мешавад. Таносуби энергияе, ки барои тавлиди пасттарин эритемаи ошкоршаванда барои пӯсте, ки бо маҳсулоти муҳофизаткунандаи офтоб фаро гирифта шудааст, ба энергияе, ки барои тавлиди эритемаи ҳамон дараҷа барои пӯст бидуни маҳсулоти муҳофизаткунандаи офтоб лозим аст.

Азбаски nano-TiO2 нурҳои ултрабунафшро ҷаббида ва пароканда мекунад, он ҳамчун беҳтарин муҳофизати физикии офтобӣ дар хона ва хориҷи кишвар ҳисобида мешавад. Умуман, қобилияти nano-TiO2 барои муҳофизат кардани UVB аз нано-ZnO 3-4 маротиба аст.

2.2

Диапазони андозаи зарраҳои мувофиқ

Қобилияти муҳофизати ултрабунафш аз nano-TiO2 бо қобилияти азхудкунӣ ва қобилияти пароканда кардани он муайян карда мешавад. Чӣ қадаре ки андозаи зарраҳои аслии nano-TiO2 камтар бошад, қобилияти азхудкунии ултрабунафш ҳамон қадар қавитар мешавад. Мувофиқи қонуни Рэйлей оид ба паҳншавии нур, андозаи оптималии зарраҳои аслӣ барои қобилияти ҳадди аксар пароканда кардани nano-TiO2 ба рентгенҳои ултрабунафш бо дарозии мавҷҳои гуногун вуҷуд дорад. Таҷрибаҳо инчунин нишон медиҳанд, ки дарозии мавҷи нурҳои ултрабунафш ҳар қадар зиёдтар бошад, Қобилияти муҳофизаткунандаи nano-TiO 2 бештар аз қобилияти парокандагии он вобаста аст; Чӣ қадаре ки дарозии мавҷ кӯтоҳ бошад, ҳамон қадар муҳофизати он аз қобилияти азхудкунии он вобаста аст.

2.3

Парокандашавӣ ва шаффофияти аъло

Андозаи аслии зарраҳои nano-TiO2 аз 100 нм камтар аст, ки аз дарозии мавҷи нури намоён хеле камтар аст. Аз ҷиҳати назариявӣ, nano-TiO2 метавонад нури намоёнро ҳангоми пурра пароканда кардани он интиқол диҳад, аз ин рӯ шаффоф аст. Аз сабаби шаффофияти nano-TiO2, вақте ки ба косметикаи офтобӣ илова карда мешавад, он пӯстро намепӯшонад. Аз ин рӯ, он метавонад зебоии табиии пӯстро нишон диҳад. Шаффофият яке аз нишондиҳандаҳои муҳими nano-TiO2 дар косметикаи офтобӣ мебошад. Дар асл, nano-TiO 2 дар косметикаи офтобӣ шаффоф аст, аммо комилан шаффоф нест, зеро nano-TiO2 дорои зарраҳои хурд, масоҳати бузурги мушаххас ва энергияи сатҳи хеле баланд аст ва ташаккули агрегатҳо осон аст, бинобар ин ба парокандагӣ ва шаффофияти он таъсир мерасонад. махсулот.

2.4

Муқовимати хуби обу ҳаво

Nano-TiO 2 барои косметикаи офтобӣ муқовимати муайяни ҳаворо талаб мекунад (хусусан муқовимати рӯшноӣ). Азбаски nano-TiO2 дорои зарраҳои хурд ва фаъолнокии баланд аст, пас аз ҷабби нурҳои ултрабунафш ҷуфтҳои сӯрохиҳои электрониро ба вуҷуд меорад ва баъзе ҷуфтҳои сӯрохиҳои электронӣ ба рӯи замин мегузаранд, ки дар натиҷа оксигени атомӣ ва радикалҳои гидроксилӣ дар обе, ки дар сатҳи он адсорб мешаванд, пайдо мешаванд. nano-TiO2, ки қобилияти оксидшавии қавӣ дорад. Ин боиси рангшавии маҳсулот ва бӯй аз сабаби таҷзияи ҳанут мегардад. Аз ин рӯ, як ё якчанд қабатҳои изолятсияи шаффоф, аз қабили кремний, гилхок ва сиркония, бояд дар рӯи нано-TiO2 пӯшонида шаванд, то фаъолияти фотохимиявии онро боздорад.

3. Намудҳо ва тамоюлҳои рушди nano-TiO2

3.1

Хокаи Nano-TiO2

Маҳсулоти nano-TiO2 дар шакли хокаи сахт фурӯхта мешаванд, ки мувофиқи хосиятҳои рӯизаминии nano-TiO2 ба хокаи гидрофилӣ ва хокаи липофилӣ тақсим карда мешаванд. Хокаи гидрофилӣ дар косметикаи обӣ истифода мешавад, дар ҳоле ки хокаи липофилӣ дар косметикаи равғанӣ истифода мешавад. Хокаҳои гидрофилӣ одатан тавассути коркарди сатҳи ғайриорганикӣ ба даст оварда мешаванд. Аксари ин хокаҳои хориҷӣ нано-TiO2 мувофиқи соҳаҳои татбиқи онҳо аз коркарди махсуси рӯизаминӣ гузаштаанд.

3.2

Ранги пӯст nano TiO2

Азбаски зарраҳои nano-TiO2 хубанд ва нури кабудро бо дарозии мавҷҳои кӯтоҳтар дар нури намоён пароканда мекунанд, вақте ки ба косметикаи офтобӣ илова карда мешаванд, пӯст оҳанги кабудро нишон медиҳад ва носолим менамояд. Барои мувофиқ кардани ранги пӯст, пигментҳои сурх ба монанди оксиди оҳан аксар вақт ба формулаҳои косметикӣ дар марҳилаи аввал илова карда мешаванд. Аммо, аз сабаби фарқияти зичӣ ва намнокӣ байни nano-TiO2 _ 2 ва оксиди оҳан, рангҳои шинокунанда аксар вақт ба амал меоянд.

4. Ҳолати истеҳсоли nano-TiO2 дар Чин

Тадқиқотҳои хурди нано-TiO2 _ 2 дар Чин хеле фаъол буда, сатҳи тадқиқоти назариявӣ ба сатҳи пешрафтаи ҷаҳонӣ расидааст, аммо тадқиқоти амалӣ ва муҳандисӣ нисбатан ақиб мондааст ва бисёре аз натиҷаҳои тадқиқотро ба маҳсулоти саноатӣ табдил додан мумкин нест. Истеҳсоли саноатии nano-TiO2 дар Чин дар соли 1997, беш аз 10 сол дертар аз Ҷопон оғоз шуд.

Ду сабабе вуҷуд доранд, ки сифат ва рақобатпазирии бозори маҳсулоти nano-TiO2-ро дар Чин маҳдуд мекунанд:

① Тадқиқоти технологии амалӣ ақиб мемонад

Тадқиқоти технологияи барномавӣ бояд мушкилоти илова кардани раванд ва арзёбии эффекти нано-TiO2 дар системаи композитиро ҳал кунад. Тадқиқоти татбиқи nano-TiO2 дар бисёр соҳаҳо пурра таҳия нашудааст ва тадқиқот дар баъзе соҳаҳо, аз қабили косметикаи офтобӣ, ҳанӯз ҳам бояд амиқтар карда шавад. Аз сабаби ақибмонии тадқиқоти технологияҳои амалӣ, маҳсулоти nano-TiO2 _ 2-и Чин барои қонеъ кардани талаботи махсуси соҳаҳои гуногун тамғаҳои силсилавӣ ташкил карда наметавонанд.

② Технологияи коркарди рӯизаминии nano-TiO2 ба омӯзиши минбаъда ниёз дорад

Табобати рӯизаминӣ коркарди сатҳи ғайриорганикӣ ва коркарди сатҳи органикиро дар бар мегирад. Технологияи коркарди рӯизаминӣ аз формулаи агенти коркарди рӯизаминӣ, технологияи коркарди рӯизаминӣ ва таҷҳизоти коркарди рӯизаминӣ иборат аст.

5. Мулохизахои чамъбастй

Шаффофият, иҷрои муқовимати ултрабунафш, парокандагӣ ва муқовимати рӯшноии нано-TiO2 дар косметикаи офтобӣ нишондиҳандаҳои муҳими техникӣ барои доварӣ ба сифати он мебошанд ва раванди синтез ва усули коркарди сатҳи нано-TiO2 калиди муайян кардани ин нишондиҳандаҳои техникӣ мебошанд.