Nanotexnologiya va nanomateriallar: Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetikadagi nanometr titaniumdioksid

Nanotexnologiya va nanomateriallar: Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetikadagi nanometr titaniumdioksid

Iqtibos so'zlar

Quyoshdan chiqadigan nurlarning taxminan 5% to'lqin uzunligi ≤400 nm bo'lgan ultrabinafsha nurlarga ega. Quyosh nuridagi ultrabinafsha nurlar quyidagilarga bo'linadi: to'lqin uzunligi 320 nm ~ 400 nm bo'lgan uzun to'lqinli ultrabinafsha nurlar, A tipidagi ultrabinafsha nurlar (UVA) deb ataladi; To'lqin uzunligi 290 nm dan 320 nm gacha bo'lgan o'rta to'lqinli ultrabinafsha nurlar B tipidagi ultrabinafsha nurlar (UVB) va to'lqin uzunligi 200 nm dan 290 nm gacha bo'lgan qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlar C tipidagi ultrabinafsha nurlar deb ataladi.

Qisqa to'lqin uzunligi va yuqori energiya tufayli ultrabinafsha nurlar katta halokatli kuchga ega bo'lib, odamlarning terisiga zarar etkazishi, yallig'lanish yoki quyosh yonishiga olib kelishi va teri saratonini jiddiy ravishda keltirib chiqarishi mumkin. UVB terining yallig'lanishi va quyosh yonishiga olib keladigan asosiy omil hisoblanadi.

1. ultrabinafsha nurlarini nanoTiO2 bilan himoya qilish printsipi

TiO _ 2 N tipidagi yarimo'tkazgichdir. Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika vositalarida qo'llaniladigan nano-TiO _ 2 kristall shakli odatda rutildir va uning taqiqlangan tarmoqli kengligi 3,0 eV ni tashkil qiladi To'lqin uzunligi 400 nm dan kam bo'lgan UV nurlari TiO _ 2 ni nurlantirganda, valentlik zonasidagi elektronlar UV nurlarini o'zlashtirishi va qo'zg'alishi mumkin. o'tkazuvchanlik zonasi va elektron-teshik juftlari bir vaqtning o'zida hosil bo'ladi, shuning uchun TiO _ 2 UV nurlarini yutish funktsiyasiga ega. Kichik zarrachalar hajmi va ko'p sonli fraktsiyalar bilan, bu ultrabinafsha nurlarini to'sib qo'yish yoki ushlab turish ehtimolini sezilarli darajada oshiradi.

2. Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetikadagi nano-TiO2 ning xususiyatlari

2.1

Yuqori ultrabinafsha nurlanishidan himoya qilish samaradorligi

Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika vositalarining ultrabinafsha nurlaridan himoya qilish qobiliyati quyoshdan himoya qiluvchi omil (SPF qiymati) bilan ifodalanadi va SPF qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, quyoshdan himoyalovchi effekt shunchalik yaxshi bo'ladi. Quyoshdan himoya qiluvchi vositalar bilan qoplangan teri uchun eng kam aniqlanadigan eritema hosil qilish uchun zarur bo'lgan energiyaning quyoshdan himoya qiluvchi vositalarsiz teri uchun bir xil darajadagi eritema hosil qilish uchun zarur bo'lgan energiyaga nisbati.

Nano-TiO2 ultrabinafsha nurlarini yutadi va tarqatadi, chunki u uyda va xorijda eng ideal jismoniy quyosh kremi sifatida qabul qilinadi. Umuman olganda, nano-TiO2 ning UVBni himoya qilish qobiliyati nano-ZnO dan 3-4 baravar yuqori.

2.2

Tegishli zarracha o'lchami diapazoni

Nano-TiO2 ning ultrabinafsha nurlanishidan himoya qilish qobiliyati uning yutilish qobiliyati va tarqalish qobiliyati bilan belgilanadi. Nano-TiO2 ning asl zarracha hajmi qanchalik kichik bo'lsa, ultrabinafsha nurni yutish qobiliyati shunchalik kuchli bo'ladi. Rayleighning yorug'lik tarqalishi qonuniga ko'ra, nano-TiO2 ning turli to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan ultrabinafsha nurlarga maksimal tarqalish qobiliyati uchun optimal original zarracha hajmi mavjud. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, ultrabinafsha nurlarining to'lqin uzunligi qancha uzun bo'lsa, nano-TiO 2 ning himoya qilish qobiliyati ko'proq uning tarqalish qobiliyatiga bog'liq; To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, uning ekranlanishi uning yutilish qobiliyatiga bog'liq.

2.3

Ajoyib tarqalish va shaffoflik

Nano-TiO2 ning asl zarracha o'lchami 100 nm dan past, bu ko'rinadigan yorug'lik to'lqin uzunligidan ancha past. Nazariy jihatdan, nano-TiO2 ko'rinadigan yorug'likni to'liq tarqalib ketganda o'tkazishi mumkin, shuning uchun u shaffofdir. Nano-TiO2 shaffofligi tufayli quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika vositalariga qo'shilsa, u terini qoplamaydi. Shuning uchun u terining tabiiy go'zalligini ko'rsatishi mumkin. Shaffoflik quyosh kremi kosmetikasida nano-TiO2 ning muhim ko'rsatkichlaridan biridir. Aslida, nano-TiO 2 quyosh kremi kosmetikasida shaffof, ammo to'liq shaffof emas, chunki nano-TiO2 kichik zarrachalarga, katta o'ziga xos sirt maydoniga va juda yuqori sirt energiyasiga ega va agregatlar hosil qilish oson, shuning uchun disperslik va shaffoflikka ta'sir qiladi. mahsulotlar.

2.4

Ob-havoga yaxshi qarshilik

Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika uchun Nano-TiO 2 ma'lum ob-havoga chidamliligini (ayniqsa, yorug'lik qarshiligini) talab qiladi. Nano-TiO2 kichik zarrachalarga va yuqori faollikka ega bo'lganligi sababli, ultrabinafsha nurlarini yutgandan so'ng elektron teshik juftlarini hosil qiladi va ba'zi elektron teshik juftlari sirtga ko'chib o'tadi, natijada suvda atomik kislorod va gidroksil radikallari yuzasida adsorbsiyalanadi. Kuchli oksidlanish qobiliyatiga ega bo'lgan nano-TiO2. Ziravorlar parchalanishi natijasida mahsulotlarning rangi va hidi o'zgarishiga olib keladi. Shuning uchun nano-TiO2 ning fotokimyoviy faolligini inhibe qilish uchun uning yuzasiga silika, alumina va tsirkon kabi bir yoki bir nechta shaffof izolyatsiya qatlami qoplanishi kerak.

3. Nano-TiO2 turlari va rivojlanish tendentsiyalari

3.1

Nano-TiO2 kukuni

Nano-TiO2 mahsulotlari qattiq kukun shaklida sotiladi, ular nano-TiO2 sirt xususiyatlariga ko'ra hidrofilik kukun va lipofil kukunga bo'linishi mumkin. Gidrofilik kukun suvga asoslangan kosmetikada, lipofil kukun esa yog'li kosmetikada ishlatiladi. Gidrofilik kukunlar odatda noorganik sirt bilan ishlov berish yo'li bilan olinadi. Ushbu xorijiy nano-TiO2 kukunlarining aksariyati qo'llash sohalariga ko'ra maxsus sirt ishlovidan o'tgan.

3.2

Teri rangi nano TiO2

Nano-TiO2 zarralari nozik va ko'zga ko'rinadigan yorug'likda qisqaroq to'lqin uzunligi bilan ko'k nurni tarqatish oson bo'lgani uchun, quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika vositalariga qo'shilsa, teri ko'k rangga ega bo'lib, nosog'lom ko'rinadi. Teri rangiga mos kelish uchun erta bosqichda kosmetik formulalarga temir oksidi kabi qizil pigmentlar qo'shiladi. Biroq, nano-TiO2 _ 2 va temir oksidi o'rtasidagi zichlik va namlanishdagi farq tufayli, suzuvchi ranglar ko'pincha paydo bo'ladi.

4. Xitoyda nano-TiO2 ishlab chiqarish holati

Xitoyda nano-TiO2 _ 2 bo'yicha kichik miqyosdagi tadqiqotlar juda faol va nazariy tadqiqot darajasi jahon ilg'or darajasiga yetdi, ammo amaliy tadqiqotlar va muhandislik tadqiqotlari nisbatan orqada qolmoqda va ko'plab tadqiqot natijalari sanoat mahsulotlariga aylantirilmaydi. Xitoyda nano-TiO2 sanoat ishlab chiqarishi 1997 yilda Yaponiyadan 10 yildan ko'proq kechroq boshlangan.

Xitoyda nano-TiO2 mahsulotlarining sifati va bozor raqobatbardoshligini cheklaydigan ikkita sabab bor:

① Amaliy texnologiya tadqiqotlari ortda qolmoqda

Qo'llash texnologiyasini tadqiq qilish kompozit tizimga nano-TiO2 ni qo'shish jarayoni va ta'sirini baholash muammolarini hal qilishi kerak. Ko'pgina sohalarda nano-TiO2 ning amaliy tadqiqotlari to'liq ishlab chiqilmagan va quyoshdan himoya qiluvchi kosmetika kabi ba'zi sohalardagi tadqiqotlar hali ham chuqurlashtirilishi kerak. Amaliy texnologiya tadqiqotlarining kechikishi tufayli Xitoyning nano-TiO2 _ 2 mahsulotlari turli sohalarning maxsus talablariga javob beradigan seriyali brendlarni shakllantira olmaydi.

② Nano-TiO2 sirtini tozalash texnologiyasi qo'shimcha o'rganishni talab qiladi

Yuzaki ishlov berish noorganik sirtni tozalash va organik sirtni tozalashni o'z ichiga oladi. Yuzaki ishlov berish texnologiyasi sirtni tozalash vositasi formulasidan, sirtni tozalash texnologiyasidan va sirtni tozalash uskunasidan iborat.

5. Yakunlovchi fikrlar

Quyoshdan himoya qiluvchi kosmetikadagi nano-TiO2 ning shaffofligi, ultrabinafsha nurlardan himoya qilish ko'rsatkichlari, dispersligi va nurga chidamliligi uning sifatini baholash uchun muhim texnik ko'rsatkichlar bo'lib, nano-TiO2 ning sintez jarayoni va sirtni qayta ishlash usuli ushbu texnik ko'rsatkichlarni aniqlash uchun kalit hisoblanadi.