Nanoteknoloji ve Nanomalzemeler: Güneş Koruyucu Kozmetiklerde Nanometre Titanyum Dioksit
Alıntı kelimeleri
Güneşin yaydığı ışınların yaklaşık %5'i dalga boyu ≤400 nm olan ultraviyole ışınlardır. Güneş ışığındaki ultraviyole ışınlar; dalga boyu 320 nm~400 nm olan uzun dalga boylu ultraviyole ışınlara A tipi ultraviyole ışınlar (UVA) denir; dalga boyu 290 nm ile 320 nm arasında olan orta dalga boylu ultraviyole ışınlara B tipi ultraviyole ışınlar (UVB) ve dalga boyu 200 nm ile 290 nm arasında olan kısa dalga boylu ultraviyole ışınlara C tipi ultraviyole ışınlar denir.
Kısa dalga boyu ve yüksek enerjisi nedeniyle ultraviyole ışınlarının büyük bir yıkıcı gücü vardır, bu da insanların cildine zarar verebilir, iltihaplanmaya veya güneş yanığına neden olabilir ve ciddi şekilde cilt kanseri üretebilir. UVB, cilt iltihabına ve güneş yanığına neden olan ana faktördür.
1. nano TiO2 ile ultraviyole ışınlarının kalkanlanması ilkesi
TiO _ 2, N tipi bir yarı iletkendir. Güneş koruyucu kozmetiklerde kullanılan nano-TiO _ 2'nin kristal formu genellikle rutildir ve yasak bant genişliği 3,0 eV'dir. 400 nm'den daha kısa dalga boyuna sahip UV ışınları TiO _ 2'yi ışınladığında, değerlik bandındaki elektronlar UV ışınlarını emebilir ve iletim bandına uyarılabilir ve aynı anda elektron-delik çiftleri üretilir, bu nedenle TiO _ 2, UV ışınlarını emme işlevine sahiptir. Küçük parçacık boyutu ve çok sayıda kesir ile, bu, ultraviyole ışınları engelleme veya kesme 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 yüksekse güneş koruyucu etkisi o kadar iyidir. Güneş koruyucu ürünlerle kaplı ciltte en düşük tespit edilebilir eritemi üretmek için gereken enerjinin, güneş koruyucu ürünleri olmayan ciltte aynı derecede eritemi üretmek için gereken enerjiye oranı.
Nano-TiO2, ultraviyole ışınlarını emdiği ve dağıttığı için yurtiçinde ve yurtdışında en ideal fiziksel güneş koruyucu olarak kabul edilir. 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 kalkanlama yeteneği, emilim yeteneği ve saçılma yeteneği ile belirlenir. Nano-TiO2'nin orijinal parçacık boyutu ne kadar küçükse, ultraviyole emilim yeteneği o kadar güçlüdür. Rayleigh'in ışık saçılması yasasına göre, nano-TiO2'nin farklı dalga boylarına sahip ultraviyole ışınlara maksimum saçılma yeteneği için optimum bir orijinal parçacık boyutu vardır. Deneyler ayrıca, ultraviyole ışınlarının dalga boyu ne kadar uzunsa, nano-TiO2'nin kalkanlama yeteneğinin daha çok saçılma yeteneğine bağlı olduğunu; dalga boyu ne kadar kısaysa, kalkanlama yeteneğinin emilim yeteneğine o kadar bağlı olduğunu göstermektedir.
2.3
Mükemmel dağılabilirlik ve şeffaflık
Nano-TiO2'nin orijinal parçacık boyutu 100 nm'nin altındadır, bu da görünür ışığın dalga boyundan çok daha azdır. Teorik olarak, nano-TiO2 tamamen dağıldığında görünür ışığı iletebilir, bu nedenle şeffaftır. Nano-TiO2'nin şeffaflığı nedeniyle, güneş koruyucu kozmetiklere eklendiğinde cildi örtmeyecektir. Bu nedenle, doğal cilt güzelliğini gösterebilir. Şeffaflık, güneş koruyucu kozmetiklerde nano-TiO2'nin önemli endekslerinden biridir. Aslında, nano-TiO2 şeffaftır ancak güneş koruyucu kozmetiklerde tamamen şeffaf değildir, çünkü nano-TiO2 küçük parçacıklara, büyük özgül yüzey alanına ve son derece yüksek yüzey enerjisine sahiptir ve kümeler oluşturmak kolaydır, bu nedenle ürünlerin dağılabilirliğini ve şeffaflığını etkiler.
2.4
İyi hava direnci
Güneş koruyucu kozmetikler için Nano-TiO2 belirli bir hava direnci (özellikle ışık direnci) gerektirir. Nano-TiO2 küçük parçacıklara ve yüksek aktiviteye sahip olduğundan, ultraviyole ışınları emdikten sonra elektron-delik çiftleri üretecek ve bazı elektron-delik çiftleri yüzeye göç edecek ve bu da güçlü oksidasyon kabiliyetine sahip nano-TiO2'nin yüzeyinde adsorbe edilen suda atomik oksijen ve hidroksil radikalleri ile sonuçlanacaktır. Baharatların ayrışması nedeniyle ürünlerin renginin değişmesine ve kokuya neden olacaktır. Bu nedenle, fotokimyasal aktivitesini engellemek için nano-TiO2'nin yüzeyine silika, alümina ve zirkonyum gibi bir veya daha fazla şeffaf izolasyon katmanı kaplanmalıdır.
3. Nano-TiO2'nin türleri ve geliştirme eğilimleri
3.1
Nano-TiO2 tozu
Nano-TiO2 ürünleri, nano-TiO2'nin yüzey özelliklerine göre hidrofilik toz ve lipofilik toz olarak ikiye ayrılabilen katı toz formunda satılmaktadır. Hidrofilik toz, su bazlı kozmetiklerde kullanılırken, lipofilik toz, yağ bazlı kozmetiklerde 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
Cilt rengi nano TiO2
Nano-TiO2 parçacıkları ince ve görünür ışıkta daha kısa dalga boyuna sahip mavi ışığı dağıtması kolay olduğundan, güneş koruyucu kozmetiklere eklendiğinde cilt mavi ton gösterecek ve sağlıksız görünecektir. Cilt rengine uyum sağlamak için, erken aşamada kozmetik formüllerine genellikle demir oksit gibi kırmızı pigmentler eklenir. Ancak, nano-TiO2 _ 2 ile demir oksit arasındaki yoğunluk ve ıslanabilirlik farkı nedeniyle, genellikle yüzen renkler oluşur.
4. Çin'de nano-TiO2 üretim durumu
Çin'de nano-TiO2 _ 2 üzerine küçük ölçekli araştırmalar çok aktiftir ve teorik araştırma seviyesi dünya ileri seviyesine ulaşmıştır, ancak uygulamalı araştırma ve mühendislik araştırmaları nispeten geri kalmıştır ve birçok araştırma sonucu endüstriyel ürünlere dönüştürülememektedir. Çin'de nano-TiO2'nin endüstriyel üretimi Japonya'dan 10 yıldan fazla bir süre sonra, 1997'de başlamıştır.
Çin'de nano-TiO2 ürünlerinin kalitesini ve pazar rekabet gücünü kısıtlayan iki neden vardır:
① Uygulanan teknoloji araştırmaları geride kalıyor
Uygulama teknolojisi araştırmasının, kompozit sisteme nano-TiO2'nin eklenmesi ve etki değerlendirmesinin sorunlarını çözmesi gerekiyor. Nano-TiO2'nin birçok alandaki uygulama araştırması tam olarak geliştirilmemiştir ve güneş koruyucu kozmetikler gibi bazı alanlardaki araştırmaların hala derinleştirilmesi gerekmektedir. Uygulamalı teknoloji araştırmasının gecikmesi nedeniyle, Çin'in nano-TiO2 _ 2 ürünleri farklı alanların özel gereksinimlerini karşılamak için seri markalar oluşturamamaktadır.
② Nano-TiO2'nin yüzey işleme teknolojisi daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyuyor
Yüzey işleme, inorganik yüzey işleme ve organik yüzey işlemeyi içerir. Yüzey işleme teknolojisi, yüzey işleme maddesi formülü, yüzey işleme teknolojisi ve yüzey işleme ekipmanından oluşur.
5. Sonuç açıklamaları
Güneş koruyucu kozmetiklerde nano-TiO2'nin şeffaflığı, ultraviyole ışınlarını engelleme performansı, dağılabilirliği ve ışık direnci, kalitesini değerlendirmek için önemli teknik endekslerdir ve nano-TiO2'nin sentez süreci ve yüzey işlem yöntemi, bu teknik endeksleri belirlemede anahtar rol oynar.
Gönderi zamanı: Tem-04-2022