Nanoteknologjia dhe Nanomaterialet: Dioksidi i Titaniumit Nanometer në Kozmetikën e Kremit Kundër Diellit
Cito fjalë
Rreth 5% e rrezeve të rrezatuara nga dielli kanë rreze ultravjollcë me një gjatësi vale ≤400 nm. Rrezet ultravjollcë në rrezet e diellit mund të ndahen në: rreze ultravjollcë me valë të gjatë me një gjatësi vale prej 320 nm~400 nm, të quajtura rreze ultravjollcë të tipit A (UVA); Rrezet ultravjollcë me valë të mesme me një gjatësi vale prej 290 nm deri në 320 nm quhen rreze ultravjollcë të tipit B (UVB) dhe rrezet ultravjollcë me valë të shkurtër me një gjatësi vale prej 200 nm deri në 290 nm quhen rreze ultravjollcë të tipit C.
Për shkak të gjatësisë së valës së shkurtër dhe energjisë së lartë, rrezet ultravjollcë kanë fuqi të madhe shkatërruese, të cilat mund të dëmtojnë lëkurën e njerëzve, të shkaktojnë inflamacion ose djegie nga dielli dhe të shkaktojnë seriozisht kancer të lëkurës. UVB është faktori kryesor që shkakton inflamacion të lëkurës dhe djegie nga dielli.
1. Parimi i mbrojtjes së rrezeve ultravjollcë me nanoTiO2
TiO_2 është një gjysmëpërçues i tipit N. Forma kristalore e nano-TiO_2 që përdoret në kozmetikën kundër diellit është përgjithësisht rutile, dhe gjerësia e ndaluar e brezit të saj është 3.0 eV. Kur rrezet UV me gjatësi vale më pak se 400 nm rrezatojnë TiO_2, elektronet në brezin e valencës mund të thithin rrezet UV dhe të ngacmohen në brezin e përçueshmërisë, dhe çiftet elektron-vrimë gjenerohen në të njëjtën kohë, kështu që TiO_2 ka funksionin e thithjes së rrezeve UV. Me madhësi të vogël të grimcave dhe fraksione të shumta, kjo rrit shumë probabilitetin e bllokimit ose kapjes së rrezeve ultravjollcë.
2. Karakteristikat e nano-TiO2 në kozmetikën e kremrave kundër diellit
2.1
Efikasitet i lartë mbrojtës nga rrezet UV
Aftësia mbrojtëse ndaj rrezeve ultravjollcë të kozmetikës kundër diellit shprehet me faktorin e mbrojtjes nga dielli (vlera SPF), dhe sa më e lartë të jetë vlera SPF, aq më i mirë është efekti i kremit kundër diellit. Raporti i energjisë së nevojshme për të prodhuar eritemën më të ulët të dallueshme për lëkurën e veshur me produkte mbrojtëse nga dielli me energjinë e nevojshme për të prodhuar eritemë të së njëjtës shkallë për lëkurën pa produkte mbrojtëse nga dielli.
Meqenëse nano-TiO2 thith dhe shpërndan rrezet ultravjollcë, ai konsiderohet si kremi fizik më ideal kundër diellit në vend dhe jashtë vendit. Në përgjithësi, aftësia e nano-TiO2 për të mbrojtur nga rrezet UVB është 3-4 herë më e lartë se ajo e nano-ZnO.
2.2
Diapazoni i përshtatshëm i madhësisë së grimcave
Aftësia mbrojtëse ndaj rrezeve ultravjollcë e nano-TiO2 përcaktohet nga aftësia e tij absorbuese dhe aftësia shpërhapëse. Sa më e vogël të jetë madhësia origjinale e grimcave të nano-TiO2, aq më e fortë është aftësia absorbuese ndaj rrezeve ultravjollcë. Sipas ligjit të Rayleigh-ut për shpërhapjen e dritës, ekziston një madhësi optimale origjinale e grimcave për aftësinë maksimale të shpërhapjes së nano-TiO2 ndaj rrezeve ultravjollcë me gjatësi vale të ndryshme. Eksperimentet tregojnë gjithashtu se sa më e gjatë të jetë gjatësia e valës së rrezeve ultravjollcë, aftësia mbrojtëse e nano-TiO2 varet më shumë nga aftësia e tij shpërhapëse; Sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës, aq më shumë varet mbrojtja e tij nga aftësia e tij absorbuese.
2.3
Shpërndarje dhe transparencë e shkëlqyer
Madhësia origjinale e grimcave të nano-TiO2 është nën 100 nm, shumë më e vogël se gjatësia e valës së dritës së dukshme. Teorikisht, nano-TiO2 mund të transmetojë dritë të dukshme kur është plotësisht i shpërndarë, kështu që është transparent. Për shkak të transparencës së nano-TiO2, ai nuk do ta mbulojë lëkurën kur shtohet në kozmetikën e kremrave kundër diellit. Prandaj, ai mund të tregojë bukurinë natyrale të lëkurës. Transparenca është një nga indekset e rëndësishme të nano-TiO2 në kozmetikën e kremrave kundër diellit. Në fakt, nano-TiO2 është transparent, por jo plotësisht transparent në kozmetikën e kremrave kundër diellit, sepse nano-TiO2 ka grimca të vogla, sipërfaqe të madhe specifike dhe energji sipërfaqësore jashtëzakonisht të lartë, dhe është e lehtë të formojë agregate, duke ndikuar kështu në shpërndarjen dhe transparencën e produkteve.
2.4
Rezistencë e mirë ndaj motit
Nano-TiO2 për kozmetikën kundër diellit kërkon rezistencë të caktuar ndaj motit (veçanërisht rezistencë ndaj dritës). Meqenëse nano-TiO2 ka grimca të vogla dhe aktivitet të lartë, ai do të gjenerojë çifte elektrone-vrima pas thithjes së rrezeve ultravjollcë, dhe disa çifte elektrone-vrima do të migrojnë në sipërfaqe, duke rezultuar në oksigjen atomik dhe radikale hidroksil në ujin e adsorbuar në sipërfaqen e nano-TiO2, i cili ka aftësi të fortë oksidimi. Do të shkaktojë njollosje të produkteve dhe erë për shkak të dekompozimit të erëzave. Prandaj, një ose më shumë shtresa izoluese transparente, të tilla si silica, alumina dhe zirkonia, duhet të veshen në sipërfaqen e nano-TiO2 për të penguar aktivitetin e tij fotokimik.
3. Llojet dhe trendet e zhvillimit të nano-TiO2
3.1
Pluhur Nano-TiO2
Produktet nano-TiO2 shiten në formën e pluhurit të ngurtë, i cili mund të ndahet në pluhur hidrofilik dhe pluhur lipofilik sipas vetive sipërfaqësore të nano-TiO2. Pluhuri hidrofilik përdoret në kozmetikën me bazë uji, ndërsa pluhuri lipofilik përdoret në kozmetikën me bazë vaji. Pluhurat hidrofilikë në përgjithësi merren me trajtim sipërfaqësor inorganik. Shumica e këtyre pluhurave të huaja nano-TiO2 i janë nënshtruar trajtimit të veçantë sipërfaqësor sipas fushave të tyre të aplikimit.
3.2
Ngjyra e lëkurës nanoTiO2
Meqenëse grimcat nano-TiO2 janë të imëta dhe shpërndajnë lehtësisht dritën blu me gjatësi vale më të shkurtër në dritën e dukshme, kur shtohen në kozmetikën kundër diellit, lëkura do të shfaqë një ton blu dhe do të duket e pashëndetshme. Për t'iu përshtatur ngjyrës së lëkurës, pigmentet e kuqe si oksidi i hekurit shpesh shtohen në formulat kozmetike në fazën e hershme. Megjithatë, për shkak të ndryshimit në dendësi dhe lagështueshmëri midis nano-TiO2_2 dhe oksidit të hekurit, shpesh ndodhin ngjyra lundruese.
4. Statusi i prodhimit të nano-TiO2 në Kinë
Hulumtimi në shkallë të vogël mbi nano-TiO2 _ 2 në Kinë është shumë aktiv dhe niveli i kërkimit teorik ka arritur nivelin e përparuar botëror, por kërkimi i aplikuar dhe kërkimi inxhinierik janë relativisht të prapambetura dhe shumë rezultate kërkimore nuk mund të transformohen në produkte industriale. Prodhimi industrial i nano-TiO2 në Kinë filloi në vitin 1997, më shumë se 10 vjet më vonë se në Japoni.
Ka dy arsye që kufizojnë cilësinë dhe konkurrueshmërinë në treg të produkteve nano-TiO2 në Kinë:
① Hulumtimi i teknologjisë së aplikuar mbetet prapa
Hulumtimi i teknologjisë së aplikimit duhet të zgjidhë problemet e shtimit të procesit dhe vlerësimit të efektit të nano-TiO2 në sistemin kompozit. Hulumtimi i aplikimit të nano-TiO2 në shumë fusha nuk është zhvilluar plotësisht dhe kërkimi në disa fusha, siç është kozmetika kundër diellit, ende duhet të thellohet. Për shkak të vonesës në kërkimin e teknologjisë së aplikuar, produktet nano-TiO2_2 të Kinës nuk mund të formojnë marka serike për të përmbushur kërkesat specifike të fushave të ndryshme.
② Teknologjia e trajtimit sipërfaqësor të nano-TiO2 ka nevojë për studime të mëtejshme
Trajtimi sipërfaqësor përfshin trajtimin sipërfaqësor inorganik dhe trajtimin sipërfaqësor organik. Teknologjia e trajtimit sipërfaqësor përbëhet nga formula e agjentit të trajtimit sipërfaqësor, teknologjia e trajtimit sipërfaqësor dhe pajisjet e trajtimit sipërfaqësor.
5. Vërejtje përfundimtare
Transparenca, performanca mbrojtëse ndaj rrezeve ultravjollcë, dispersibiliteti dhe rezistenca ndaj dritës së nano-TiO2 në kozmetikën e kremrave kundër diellit janë indekse të rëndësishme teknike për të gjykuar cilësinë e tij, dhe procesi i sintezës dhe metoda e trajtimit sipërfaqësor të nano-TiO2 janë çelësi për të përcaktuar këto indekse teknike.
Koha e postimit: 04 korrik 2022