นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน: นาโนเมตรไทเทเนียมไดออกไซด์ในเครื่องสำอางครีมกันแดด
คำพูดอ้างอิง
ประมาณ 5% ของรังสีที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมามีรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่น ≤400 นาโนเมตรรังสีอัลตราไวโอเลตในแสงแดดสามารถแบ่งออกเป็น: รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นยาวที่มีความยาวคลื่น 320 นาโนเมตร~400 นาโนเมตร เรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตชนิด A (UVA)รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นกลางที่มีความยาวคลื่น 290 นาโนเมตรถึง 320 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตชนิด B (UVB) และรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นที่มีความยาวคลื่น 200 นาโนเมตรถึง 290 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตชนิด C
เนื่องจากมีความยาวคลื่นสั้นและมีพลังงานสูง รังสีอัลตราไวโอเลตจึงมีพลังทำลายล้างสูง ซึ่งสามารถทำลายผิวหนังของผู้คน ทำให้เกิดการอักเสบหรือผิวไหม้จากแสงแดด และก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนังอย่างรุนแรงUVB เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการอักเสบของผิวหนังและการถูกแดดเผา
1.หลักการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตด้วยนาโน TiO2
TiO _ 2 เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด Nรูปแบบผลึกของ nano-TiO _ 2 ที่ใช้ในเครื่องสำอางครีมกันแดดโดยทั่วไปจะเป็นรูไทล์ และความกว้างของแถบต้องห้ามคือ 3.0 eV เมื่อรังสียูวีที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 400 นาโนเมตรฉายรังสี TiO _ 2 อิเล็กตรอนบนแถบวาเลนซ์สามารถดูดซับรังสียูวีและรู้สึกตื่นเต้นที่จะได้ แถบการนำไฟฟ้าและคู่อิเล็กตรอน-รูถูกสร้างขึ้นพร้อมกัน ดังนั้น TiO _ 2 จึงมีหน้าที่ดูดซับรังสียูวีด้วยขนาดอนุภาคที่เล็กและมีเศษส่วนจำนวนมาก จึงเพิ่มความน่าจะเป็นในการปิดกั้นหรือสกัดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตได้อย่างมาก
2. ลักษณะของนาโน TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดด
2.1
ประสิทธิภาพการป้องกันรังสียูวีสูง
ความสามารถในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของเครื่องสำอางครีมกันแดดแสดงโดยปัจจัยการป้องกันแสงแดด (ค่า SPF) และยิ่งค่า SPF สูงเท่าใด ผลของครีมกันแดดก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้นอัตราส่วนของพลังงานที่ต้องใช้ในการทำให้เกิดผื่นแดงที่ตรวจพบได้ต่ำสุดสำหรับผิวหนังที่เคลือบด้วยผลิตภัณฑ์ครีมกันแดด ต่อพลังงานที่ต้องใช้ในการทำให้เกิดผื่นแดงในระดับเดียวกันสำหรับผิวหนังที่ไม่มีผลิตภัณฑ์ครีมกันแดด
เนื่องจากนาโน TiO2 ดูดซับและกระจายรังสีอัลตราไวโอเลต จึงถือเป็นครีมกันแดดทางกายภาพที่เหมาะสมที่สุดทั้งในและต่างประเทศโดยทั่วไปความสามารถของ nano-TiO2 ในการป้องกัน UVB อยู่ที่ 3-4 เท่าของ nano-ZnO
2.2
ช่วงขนาดอนุภาคที่เหมาะสม
ความสามารถในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของ nano-TiO2 ถูกกำหนดโดยความสามารถในการดูดซับและความสามารถในการกระเจิงยิ่งขนาดอนุภาคดั้งเดิมของ nano-TiO2 มีขนาดเล็กลง ความสามารถในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้นตามกฎการกระเจิงของแสงของ Rayleigh มีขนาดอนุภาคดั้งเดิมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความสามารถในการกระเจิงสูงสุดของนาโน TiO2 ไปยังรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นต่างกันการทดลองยังแสดงให้เห็นว่ายิ่งความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลตยาวขึ้น ความสามารถในการป้องกันของนาโน TiO 2 ขึ้นอยู่กับความสามารถในการกระเจิงของมันมากขึ้นยิ่งความยาวคลื่นสั้นลง การป้องกันจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการดูดซับมากขึ้นเท่านั้น
2.3
การกระจายตัวและความโปร่งใสที่ดีเยี่ยม
ขนาดอนุภาคดั้งเดิมของ nano-TiO2 ต่ำกว่า 100 นาโนเมตร ซึ่งน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้มากตามทฤษฎีแล้ว nano-TiO2 สามารถส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้เมื่อกระจายออกไปจนหมด ดังนั้นจึงมีความโปร่งใสเนื่องจากความโปร่งใสของ nano-TiO2 จึงไม่ปกปิดผิวเมื่อเติมลงในเครื่องสำอางครีมกันแดดจึงสามารถแสดงความงามของผิวตามธรรมชาติได้ ความโปร่งใสเป็นหนึ่งในดัชนีสำคัญของนาโน TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดดในความเป็นจริง nano-TiO 2 มีความโปร่งใสแต่ไม่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์ในเครื่องสำอางกันแดด เนื่องจาก nano-TiO2 มีอนุภาคขนาดเล็ก พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ และมีพลังงานพื้นผิวสูงมาก และง่ายต่อการก่อตัวเป็นมวลรวม จึงส่งผลต่อการกระจายตัวและความโปร่งใสของ สินค้า.
2.4
ทนต่อสภาพอากาศได้ดี
Nano-TiO 2 สำหรับเครื่องสำอางครีมกันแดดต้องทนต่อสภาพอากาศ (โดยเฉพาะการต้านทานแสง)เนื่องจากนาโน-TiO2 มีอนุภาคขนาดเล็กและมีฤทธิ์สูง มันจะสร้างคู่อิเล็กตรอนรูหลังจากการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต และคู่อิเล็กตรอนรูบางคู่จะย้ายไปที่พื้นผิว ส่งผลให้เกิดออกซิเจนอะตอมมิกและอนุมูลไฮดรอกซิลในน้ำที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของ nano-TiO2 ซึ่งมีความสามารถในการออกซิเดชันที่รุนแรง จะทำให้ผลิตภัณฑ์เปลี่ยนสีและมีกลิ่นเนื่องจากการย่อยสลายของเครื่องเทศดังนั้น จึงต้องเคลือบชั้นแยกโปร่งใสอย่างน้อยหนึ่งชั้น เช่น ซิลิกา อลูมินา และเซอร์โคเนียบนพื้นผิวของ nano-TiO2 เพื่อยับยั้งการทำงานของโฟโตเคมีคอล
3. ประเภทและแนวโน้มการพัฒนาของนาโน TiO2
3.1
ผงนาโน TiO2
ผลิตภัณฑ์ nano-TiO2 จำหน่ายในรูปของผงแข็ง ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นผงที่ชอบน้ำและผง lipophilic ตามคุณสมบัติพื้นผิวของ nano-TiO2ผง Hydrophilic ใช้ในเครื่องสำอางสูตรน้ำ ในขณะที่ผง lipophilic ใช้ในเครื่องสำอางสูตรน้ำมันโดยทั่วไปผงไฮโดรฟิลิกจะได้มาจากการบำบัดพื้นผิวอนินทรีย์ ผงนาโน TiO2 แปลกปลอมเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้ผ่านการบำบัดพื้นผิวแบบพิเศษตามสาขาการใช้งาน
3.2
สีผิวนาโน TiO2
เนื่องจากอนุภาคนาโน TiO2 มีความละเอียดและกระจายแสงสีน้ำเงินได้ง่ายโดยมีความยาวคลื่นสั้นกว่าในแสงที่มองเห็น เมื่อเติมลงในเครื่องสำอางครีมกันแดด ผิวจะแสดงโทนสีน้ำเงินและดูไม่แข็งแรงเพื่อให้เข้ากับสีผิว จึงมักเติมเม็ดสีแดง เช่น เหล็กออกไซด์ ลงในสูตรเครื่องสำอางในระยะแรกอย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างในความหนาแน่นและความสามารถในการเปียกน้ำระหว่าง nano-TiO2 _ 2 และเหล็กออกไซด์ สีลอยตัวจึงมักเกิดขึ้น
4. สถานะการผลิตนาโน-TiO2 ในประเทศจีน
การวิจัยขนาดเล็กเกี่ยวกับ nano-TiO2 _ 2 ในประเทศจีนมีการใช้งานมากและระดับการวิจัยเชิงทฤษฎีได้ก้าวไปถึงระดับสูงของโลกแล้ว แต่การวิจัยประยุกต์และการวิจัยทางวิศวกรรมค่อนข้างล้าหลัง และผลการวิจัยจำนวนมากไม่สามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมได้การผลิตนาโน-TiO2 ทางอุตสาหกรรมในประเทศจีนเริ่มขึ้นในปี 1997 ซึ่งช้ากว่าญี่ปุ่นมากกว่า 10 ปี
มีเหตุผลสองประการที่จำกัดคุณภาพและความสามารถในการแข่งขันในตลาดของผลิตภัณฑ์นาโน TiO2 ในประเทศจีน:
1 การวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์ยังล้าหลัง
การวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์จำเป็นต้องแก้ปัญหาการเพิ่มกระบวนการและการประเมินผลกระทบของนาโน TiO2 ในระบบคอมโพสิตการวิจัยการประยุกต์ใช้ nano-TiO2 ในหลายสาขายังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ และการวิจัยในบางสาขา เช่น เครื่องสำอางครีมกันแดด ยังคงต้องมีการลงลึกมากขึ้น เนื่องจากความล่าช้าของการวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์ ผลิตภัณฑ์ nano-TiO2 _ 2 ของจีน ไม่สามารถสร้างแบรนด์อนุกรมเพื่อตอบสนองความต้องการพิเศษในสาขาต่างๆได้
2 เทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวของ nano-TiO2 จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม
การรักษาพื้นผิวรวมถึงการรักษาพื้นผิวอนินทรีย์และการรักษาพื้นผิวอินทรีย์เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวประกอบด้วยสูตรตัวแทนการรักษาพื้นผิว เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิว และอุปกรณ์การรักษาพื้นผิว
5. ข้อสังเกตสรุป
ความโปร่งใส ประสิทธิภาพการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต การกระจายตัว และการต้านทานแสงของ nano-TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดดเป็นดัชนีทางเทคนิคที่สำคัญในการตัดสินคุณภาพ และกระบวนการสังเคราะห์และวิธีการรักษาพื้นผิวของ nano-TiO2 เป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดดัชนีทางเทคนิคเหล่านี้
เวลาโพสต์: Aug-23-2021