Nanoteknoloji ve Nanomalzemeler: Güneş Koruyucu Kozmetiklerde Nanometre Titanyum Dioksit

Nanoteknoloji ve Nanomalzemeler: Güneş Koruyucu Kozmetiklerde Nanometre Titanyum Dioksit

Alıntı kelimeler

Güneşten yayılan ışınların yaklaşık %5'i, dalga boyu ≤400 nm olan ultraviyole ışınlara sahiptir. Güneş ışığındaki ultraviyole ışınlar şu şekilde ayrılabilir: A tipi ultraviyole ışınlar (UVA) olarak adlandırılan, dalga boyu 320 nm~400 nm olan uzun dalga ultraviyole ışınlar; Dalga boyu 290 nm ila 320 nm arasında olan orta dalga ultraviyole ışınlarına B tipi ultraviyole ışınları (UVB), dalga boyu 200 nm ila 290 nm arasında olan kısa dalga ultraviyole ışınları ise C tipi ultraviyole ışınlar olarak adlandırılır.

Kısa dalga boyu ve yüksek enerjisi nedeniyle, ultraviyole ışınlarının büyük bir yıkıcı gücü vardır, bu da insanların cildine zarar verebilir, iltihaplanma veya güneş yanığına neden olabilir ve ciddi şekilde cilt kanserine neden olabilir. UVB cilt iltihabına ve güneş yanığına neden olan ana faktördür.

1. Ultraviyole ışınlarının nano TiO2 ile korunması prensibi

TiO_2, N tipi bir yarı iletkendir. Güneşten koruyucu kozmetiklerde kullanılan nano-TiO _ 2'nin kristal formu genellikle rutildir ve yasak bant genişliği 3,0 eV'dir. Dalga boyu 400 nm'den az olan UV ışınları TiO _ 2'yi ışınladığında, değerlik bandındaki elektronlar UV ışınlarını emebilir ve uyarılabilir. iletim bandı ve elektron-delik çiftleri aynı anda üretilir, dolayısıyla TiO_2, UV ışınlarını absorbe etme işlevine sahiptir. Küçük parçacık boyutu ve çok sayıda fraksiyonu ile bu, ultraviyole ışınlarının bloke edilmesi veya yakalanması olasılığını büyük ölçüde artırır.

2. Güneş koruyucu kozmetiklerde nano-TiO2'nin özellikleri

2.1

Yüksek UV koruma verimliliği

Güneş koruyucu kozmetiklerin ultraviyole koruma yeteneği, güneş koruma faktörü (SPF değeri) ile ifade edilir ve SPF değeri ne kadar yüksek olursa, güneş koruyucu etkisi de o kadar iyi olur. Güneş koruyucu ürünlerle kaplanmış ciltte tespit edilebilir en düşük eritem üretmek için gereken enerjinin, güneş koruyucu ürünler içermeyen ciltte aynı derecede eritem üretmek için gereken enerjiye oranı.

Nano-TiO2, ultraviyole ışınları emip dağıttığı için yurt içinde ve yurt dışında en ideal fiziksel güneş koruyucu olarak kabul edilmektedir. Genel olarak nano-TiO2'nin UVB'yi koruma yeteneği nano-ZnO'nun 3-4 katıdır.

2.2

Uygun parçacık boyutu aralığı

Nano-TiO2'nin ultraviyole koruma yeteneği, emme yeteneği ve saçılma yeteneği ile belirlenir. Nano-TiO2'nin orijinal parçacık boyutu ne kadar küçük olursa, ultraviyole emme yeteneği o kadar güçlü olur. Rayleigh'in ışık saçılımı yasasına göre, nano-TiO2'nin farklı dalga boylarına sahip ultraviyole ışınlara karşı maksimum saçılma kabiliyeti için optimal bir orijinal parçacık boyutu vardır. Deneyler ayrıca ultraviyole ışınların dalga boyu ne kadar uzun olursa, nano-TiO2'nin koruma yeteneğinin daha çok saçılma yeteneğine bağlı olduğunu göstermektedir; Dalga boyu ne kadar kısa olursa, koruması o kadar soğurma yeteneğine bağlıdır.

2.3

Mükemmel dağılabilirlik ve şeffaflık

Nano-TiO2'nin orijinal parçacık boyutu 100 nm'nin altındadır; bu, görünür ışığın dalga boyundan çok daha azdır. Teorik olarak nano-TiO2 tamamen dağıldığında görünür ışığı iletebilir, dolayısıyla şeffaftır. Nano-TiO2 şeffaflığı nedeniyle güneş koruyucu kozmetiklere eklendiğinde cildi kaplamaz. Bu nedenle doğal cilt güzelliğini gösterebilir. Şeffaflık, güneş koruyucu kozmetiklerde nano-TiO2'nin önemli indekslerinden biridir. Aslında nano-TiO2 şeffaftır ancak güneşten koruyucu kozmetiklerde tamamen şeffaf değildir, çünkü nano-TiO2 küçük parçacıklara, geniş spesifik yüzey alanına ve son derece yüksek yüzey enerjisine sahiptir ve agregatlar oluşturmak kolaydır, dolayısıyla dağılabilirliği ve şeffaflığı etkiler. ürünler.

2.4

İyi hava koşullarına dayanıklılık

Güneşten koruyucu kozmetikler için Nano-TiO 2 belirli hava koşullarına dayanıklılık (özellikle ışığa dayanıklılık) gerektirir. Nano-TiO2 küçük parçacıklara ve yüksek aktiviteye sahip olduğundan, ultraviyole ışınları emdikten sonra elektron-delik çiftleri oluşturacak ve bazı elektron-delik çiftleri yüzeye göç edecek ve bunun sonucunda suda atomik oksijen ve hidroksil radikalleri yüzeye adsorbe edilecektir. Güçlü oksidasyon kabiliyetine sahip olan nano-TiO2, baharatların ayrışmasından dolayı ürünlerde renk bozulmasına ve kokuya neden olur. Bu nedenle, fotokimyasal aktivitesini engellemek için nano-TiO2'nin yüzeyi üzerine silika, alümina ve zirkonya gibi bir veya daha fazla şeffaf izolasyon katmanının kaplanması gerekir.

3. Nano-TiO2 türleri ve gelişme eğilimleri

3.1

Nano-TiO2 tozu

Nano-TiO2 ürünleri, nano-TiO2'nin yüzey özelliklerine göre hidrofilik toz ve lipofilik toza bölünebilen katı toz formunda satılmaktadır. Su bazlı kozmetiklerde hidrofilik toz, yağ bazlı kozmetiklerde ise lipofilik toz kullanılır. Hidrofilik tozlar genellikle inorganik yüzey işlemiyle elde edilir. Bu yabancı nano-TiO2 tozlarının çoğu, uygulama alanlarına göre özel yüzey işlemine tabi tutulmuştur.

3.2

Ten rengi nano TiO2

Nano-TiO2 parçacıkları ince olduğundan ve görünür ışıkta daha kısa dalga boyuna sahip mavi ışığı kolayca dağıtabildiğinden, güneş koruyucu kozmetiklere eklendiğinde cilt mavi tonunu gösterecek ve sağlıksız görünecektir. Cilt rengini eşleştirmek için demir oksit gibi kırmızı pigmentler genellikle erken aşamada kozmetik formüllere eklenir. Bununla birlikte, nano-TiO2_2 ile demir oksit arasındaki yoğunluk ve ıslanabilirlik farkından dolayı, sıklıkla Yüzen renkler meydana gelir.

4. Çin'de nano-TiO2'nin üretim durumu

Çin'de nano-TiO2 _ 2 ile ilgili küçük ölçekli araştırmalar oldukça aktiftir ve teorik araştırma düzeyi dünya ileri düzeyine ulaşmıştır, ancak uygulamalı araştırma ve mühendislik araştırmaları nispeten geri kalmış durumdadır ve birçok araştırma sonucu endüstriyel ürünlere dönüştürülememektedir. Çin'de nano-TiO2'nin endüstriyel üretimi, Japonya'dan 10 yıldan fazla bir süre sonra, 1997'de başladı.

Çin'de nano-TiO2 ürünlerinin kalitesini ve pazardaki rekabet gücünü kısıtlayan iki neden vardır:

① Uygulamalı teknoloji araştırmaları geride kalıyor

Uygulama teknolojisi araştırmasının, nano-TiO2'nin kompozit sisteme eklenmesi süreci ve etki değerlendirmesi sorunlarını çözmesi gerekmektedir. Nano-TiO2'nin birçok alanda uygulama araştırması tam olarak geliştirilmemiştir ve güneş koruyucu kozmetikler gibi bazı alanlardaki araştırmaların hala derinleştirilmesi gerekmektedir. Uygulamalı teknoloji araştırmalarındaki gecikme nedeniyle Çin'in nano-TiO2 _ 2 ürünleri farklı alanların özel gereksinimlerini karşılayacak seri markalar oluşturamaz.

② Nano-TiO2'nin yüzey işleme teknolojisinin daha fazla çalışmaya ihtiyacı var

Yüzey işlemi inorganik yüzey işlemini ve organik yüzey işlemini içerir. Yüzey işleme teknolojisi, yüzey işleme maddesi formülü, yüzey işleme teknolojisi ve yüzey işleme ekipmanından oluşur.

5. Son açıklamalar

Güneş koruyucu kozmetiklerde nano-TiO2'nin şeffaflığı, ultraviyole koruma performansı, dağılabilirliği ve ışık direnci, kalitesini değerlendirmek için önemli teknik indekslerdir ve nano-TiO2'nin sentez süreci ve yüzey işleme yöntemi, bu teknik indeksleri belirlemenin anahtarıdır.