ნანოტექნოლოგია და ნანომასალები: ნანომეტრი ტიტანის დიოქსიდი მზისგან დამცავ კოსმეტიკაში

ნანოტექნოლოგია და ნანომასალები: ნანომეტრი ტიტანის დიოქსიდი მზისგან დამცავ კოსმეტიკაში

სიტყვების ციტირება

მზის მიერ გამოსხივებული სხივების დაახლოებით 5%-ს აქვს ულტრაიისფერი სხივები ≤400 ნმ ტალღის სიგრძით. მზის შუქზე ულტრაიისფერი სხივები შეიძლება დაიყოს: გრძელი ტალღის ულტრაიისფერი სხივები 320 ნმ~400 ნმ ტალღის სიგრძით, რომელსაც ეწოდება A ტიპის ულტრაიისფერი სხივები (UVA); საშუალო ტალღის ულტრაიისფერ სხივებს, რომელთა ტალღის სიგრძეა 290 ნმ-დან 320 ნმ-მდე, ეწოდება B ტიპის ულტრაიისფერი სხივები (UVB) და მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი სხივები, რომელთა ტალღის სიგრძეა 200 ნმ-დან 290 ნმ-მდე, C- ტიპის ულტრაიისფერი სხივები.

მოკლე ტალღის სიგრძისა და მაღალი ენერგიის გამო, ულტრაიისფერ სხივებს აქვს დიდი დესტრუქციული ძალა, რამაც შეიძლება დააზიანოს ადამიანების კანი, გამოიწვიოს ანთება ან მზის დამწვრობა და სერიოზულად გამოიწვიოს კანის კიბო. UVB არის მთავარი ფაქტორი, რომელიც იწვევს კანის ანთებას და მზის დამწვრობას.

1. ულტრაიისფერი სხივების ნანო TiO2-ით დაცვის პრინციპი

TiO _ 2 არის N ტიპის ნახევარგამტარი. მზისგან დამცავ კოსმეტიკურ საშუალებებში გამოყენებული ნანო-TiO_2 კრისტალური ფორმა ძირითადად რუტილია და მისი აკრძალული ზოლის სიგანეა 3.0 ევ, როდესაც ულტრაიისფერი სხივები 400 ნმ-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძით ასხივებენ TiO_2-ს, ვალენტურ სარტყელზე არსებულ ელექტრონებს შეუძლიათ შთანთქას UV სხივები და აღგზნდეს. გამტარობის ზოლი და ელექტრონული ხვრელის წყვილი წარმოიქმნება ერთდროულად დრო, ამიტომ TiO _ 2-ს აქვს ულტრაიისფერი სხივების შთანთქმის ფუნქცია. მცირე ნაწილაკების ზომითა და მრავალრიცხოვანი ფრაქციებით, ეს მნიშვნელოვნად ზრდის ულტრაიისფერი სხივების დაბლოკვის ან ჩაჭრის ალბათობას.

2. ნანო-TiO2-ის მახასიათებლები მზისგან დამცავ კოსმეტიკურ საშუალებებში

2.1

მაღალი UV დამცავი ეფექტურობა

მზისგან დამცავი კოსმეტიკური საშუალებების ულტრაიისფერი დამცავი უნარი გამოიხატება მზისგან დამცავი ფაქტორით (SPF მნიშვნელობა) და რაც უფრო მაღალია SPF მნიშვნელობა მით უკეთესია მზისგან დამცავი ეფექტი. მზისგან დამცავი პროდუქტებით დაფარული კანისთვის ყველაზე დაბალი შესამჩნევი ერითემის წარმოქმნისთვის საჭირო ენერგიის თანაფარდობა იმ ენერგიასთან, რომელიც საჭიროა მზისგან დამცავი პროდუქტების გარეშე კანისთვის იმავე ხარისხის ერითემის წარმოქმნისთვის.

ვინაიდან ნანო-TiO2 შთანთქავს და აფანტავს ულტრაიისფერ სხივებს, იგი ითვლება ყველაზე იდეალურ ფიზიკურ მზისგან დამცავ საშუალებად სახლში და მის ფარგლებს გარეთ. ზოგადად, ნანო-TiO2-ის უნარი დაიცავს UVB-ს 3-4-ჯერ აღემატება ნანო-ZnO-ს.

2.2

შესაფერისი ნაწილაკების ზომის დიაპაზონი

ნანო-TiO2-ის ულტრაიისფერი დამცავი უნარი განისაზღვრება მისი შთანთქმის და გაფანტვის უნარით. რაც უფრო მცირეა ნანო-TiO2-ის ორიგინალური ნაწილაკების ზომა, მით უფრო ძლიერია ულტრაიისფერი შთანთქმის უნარი. რეილის სინათლის გაფანტვის კანონის მიხედვით, არსებობს ნაწილაკების ოპტიმალური ორიგინალური ზომა ნანო-TiO2-ის მაქსიმალური გაფანტვის უნარისთვის სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერ სხივებზე. ექსპერიმენტებმა ასევე აჩვენა, რომ რაც უფრო გრძელია ულტრაიისფერი სხივების ტალღის სიგრძე, ნანო-TiO 2-ის დამცავი უნარი უფრო მეტად დამოკიდებულია მის გაფანტვის უნარზე; რაც უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე, მით უფრო მეტადაა დამოკიდებული მისი დამცავი შთანთქმის უნარი.

2.3

შესანიშნავი დისპერსიულობა და გამჭვირვალობა

ნანო-TiO2 ნაწილაკების საწყისი ზომა 100 ნმ-ზე ნაკლებია, რაც ხილული სინათლის ტალღის სიგრძეზე ბევრად ნაკლებია. თეორიულად, ნანო-TiO2-ს შეუძლია გადასცეს ხილული სინათლე, როდესაც ის მთლიანად დაშლილია, ამიტომ იგი გამჭვირვალეა. ნანო-TiO2-ის გამჭვირვალობის გამო, ის არ დაფარავს კანს მზისგან დამცავ კოსმეტიკაში დამატებისას. ამიტომ მას შეუძლია აჩვენოს კანის ბუნებრივი სილამაზე. გამჭვირვალობა არის ნანო-TiO2-ის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი მზისგან დამცავ კოსმეტიკურ საშუალებებში. სინამდვილეში, nano-TiO 2 არის გამჭვირვალე, მაგრამ არა მთლიანად გამჭვირვალე მზისგან დამცავ კოსმეტიკურ საშუალებებში, რადგან nano-TiO2-ს აქვს მცირე ნაწილაკები, დიდი სპეციფიური ზედაპირი და უკიდურესად მაღალი ზედაპირის ენერგია და ადვილად წარმოიქმნება აგრეგატები, რაც გავლენას ახდენს დისპერსიულობაზე და გამჭვირვალობაზე. პროდუქტები.

2.4

კარგი ამინდის წინააღმდეგობა

მზისგან დამცავი კოსმეტიკისთვის Nano-TiO 2 მოითხოვს გარკვეულ ამინდის წინააღმდეგობას (განსაკუთრებით სინათლის წინააღმდეგობას). იმის გამო, რომ ნანო-TiO2-ს აქვს მცირე ნაწილაკები და მაღალი აქტივობა, ის წარმოქმნის ელექტრონ-ხვრელების წყვილებს ულტრაიისფერი სხივების შთანთქმის შემდეგ, ხოლო ელექტრონ-ხვრელების ზოგიერთი წყვილი ზედაპირზე მიგრირებს, რაც გამოიწვევს წყალში ატომურ ჟანგბადს და ჰიდროქსილის რადიკალებს, რომლებიც შეიწოვება ზედაპირზე. ნანო-TiO2, რომელსაც აქვს ძლიერი დაჟანგვის უნარი. ეს გამოიწვევს პროდუქტების გაუფერულებას და სუნს, დაშლის გამო. სანელებლები. ამიტომ, ერთი ან მეტი გამჭვირვალე საიზოლაციო ფენა, როგორიცაა სილიციუმი, ალუმინი და ცირკონია, უნდა იყოს დაფარული ნანო-TiO2-ის ზედაპირზე, რათა შეაფერხოს მისი ფოტოქიმიური აქტივობა.

3. ნანო-TiO2-ის სახეები და განვითარების ტენდენციები

3.1

ნანო-TiO2 ფხვნილი

ნანო-TiO2 პროდუქტები იყიდება მყარი ფხვნილის სახით, რომელიც შეიძლება დაიყოს ჰიდროფილურ ფხვნილად და ლიპოფილურ ფხვნილად ნანო-TiO2-ის ზედაპირის თვისებების მიხედვით. ჰიდროფილური ფხვნილი გამოიყენება წყალზე დაფუძნებულ კოსმეტიკურ საშუალებებში, ხოლო ლიპოფილური ფხვნილი გამოიყენება ნავთობზე დაფუძნებულ კოსმეტიკაში. ჰიდროფილური ფხვნილები ძირითადად მიიღება ზედაპირის არაორგანული დამუშავებით. ამ უცხო ნანო-TiO2 ფხვნილების უმეტესობამ გაიარა სპეციალური ზედაპირული დამუშავება მათი გამოყენების სფეროების მიხედვით.

3.2

კანის ფერი ნანო TiO2

იმის გამო, რომ ნანო-TiO2 ნაწილაკები წვრილია და ადვილად ფანტავს ცისფერ შუქს უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით ხილულ შუქზე, მზისგან დამცავ კოსმეტიკაში დამატებისას კანი გამოიჩენს ლურჯ ტონს და გამოიყურება არაჯანსაღი. კანის ფერის შესატყვისად, ადრეულ ეტაპზე კოსმეტიკურ ფორმულებს ხშირად ემატება წითელი პიგმენტები, როგორიცაა რკინის ოქსიდი. თუმცა, ნანო-TiO2 _ 2-სა და რკინის ოქსიდს შორის სიმკვრივისა და დასველებადობის სხვაობის გამო, ხშირად ჩნდება მცურავი ფერები.

4. ნანო-TiO2-ის წარმოების სტატუსი ჩინეთში

ჩინეთში ნანო-TiO2 _ 2-ის მცირემასშტაბიანი კვლევა ძალიან აქტიურია და თეორიული კვლევის დონემ მიაღწია მსოფლიო მოწინავე დონეს, მაგრამ გამოყენებითი კვლევები და საინჟინრო კვლევები შედარებით ჩამორჩენილია და მრავალი კვლევის შედეგი არ შეიძლება გარდაიქმნას სამრეწველო პროდუქტად. ნანო-TiO2-ის სამრეწველო წარმოება ჩინეთში 1997 წელს დაიწყო, იაპონიაზე 10 წელზე მეტი ხნის შემდეგ.

არსებობს ორი მიზეზი, რომელიც ზღუდავს ჩინეთში ნანო-TiO2 პროდუქტების ხარისხს და საბაზრო კონკურენტუნარიანობას:

① გამოყენებითი ტექნოლოგიების კვლევა ჩამორჩება

აპლიკაციის ტექნოლოგიების კვლევამ უნდა გადაჭრას ნანო-TiO2-ის დამატების პროცესისა და ეფექტის შეფასების პრობლემები კომპოზიტურ სისტემაში. ნანო-TiO2-ის გამოყენების კვლევა ბევრ სფეროში არ არის სრულად განვითარებული და კვლევები ზოგიერთ სფეროში, როგორიცაა მზისგან დამცავი კოსმეტიკა, ჯერ კიდევ საჭიროებს გაღრმავებას. გამოყენებითი ტექნოლოგიების კვლევის ჩამორჩენის გამო, ჩინეთის ნანო-TiO2 _ 2 პროდუქტები. ვერ აყალიბებს სერიულ ბრენდებს სხვადასხვა სფეროს განსაკუთრებული მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

② ნანო-TiO2 ზედაპირის დამუშავების ტექნოლოგია საჭიროებს შემდგომ შესწავლას

ზედაპირის დამუშავება მოიცავს არაორგანულ ზედაპირულ და ორგანულ ზედაპირულ დამუშავებას. ზედაპირის დამუშავების ტექნოლოგია შედგება ზედაპირული დამუშავების აგენტის ფორმულისგან, ზედაპირის დამუშავების ტექნოლოგიისა და ზედაპირის დამუშავების მოწყობილობისგან.

5. დასკვნითი შენიშვნები

მზისგან დამცავ კოსმეტიკურ საშუალებებში ნანო-TiO2-ის გამჭვირვალობა, ულტრაიისფერი დამცავი მოქმედება, დისპერსიულობა და სინათლის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვანი ტექნიკური მაჩვენებელია მისი ხარისხის შესაფასებლად, ხოლო ნანო-TiO2-ის სინთეზის პროცესი და ზედაპირული დამუშავების მეთოდი არის გასაღები ამ ტექნიკური ინდექსების დასადგენად.