นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน: นาโนไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนเมตรในเครื่องสำอางครีมกันแดด

นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน: นาโนไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนเมตรในเครื่องสำอางครีมกันแดด

คำพูด

ประมาณ 5% ของรังสีที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์มีรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่น≤400นาโนเมตร รังสีอัลตราไวโอเลตในแสงแดดสามารถแบ่งออกเป็น: รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นยาวที่มีความยาวคลื่น 320 นาโนเมตร ~ 400 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตชนิด A-type (UVA); รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นกลางที่มีความยาวคลื่น 290 นาโนเมตรถึง 320 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตชนิด B-type (UVB) และรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นที่มีความยาวคลื่น 200 นาโนเมตรถึง 290 นาโนเมตรเรียกว่า C-type อัลตราไวโอเลต

เนื่องจากความยาวคลื่นสั้นและพลังงานสูงรังสีอัลตราไวโอเลตมีพลังทำลายล้างที่ดีซึ่งสามารถทำลายผิวของผู้คนทำให้เกิดการอักเสบหรือการถูกแดดเผาและผลิตมะเร็งผิวหนังอย่างจริงจัง UVB เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการอักเสบของผิวหนังและการถูกแดดเผา

1. หลักการของการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตด้วยนาโน TiO2

TIO _ 2 เป็นเซมิคอนดักเตอร์ N-type รูปแบบคริสตัลของ Nano-TIO _ 2 ที่ใช้ในครีมกันแดดโดยทั่วไปจะมีความกว้างและความกว้างของแถบต้องห้ามคือ 3.0 eV เมื่อรังสียูวีที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 400Nm ฉายรังสี tio _ 2, อิเล็กตรอนบนแถบวาเลนซ์ รังสี ด้วยขนาดอนุภาคขนาดเล็กและเศษส่วนจำนวนมากสิ่งนี้จะเพิ่มความน่าจะเป็นอย่างมากในการปิดกั้นหรือสกัดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลต

2. ลักษณะของ Nano-TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดด

2.1

ประสิทธิภาพการป้องกันรังสี UV สูง

ความสามารถในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของเครื่องสำอางครีมกันแดดแสดงโดยปัจจัยการป้องกันแสงแดด (ค่า SPF) และค่า SPF ที่สูงขึ้นยิ่งเอฟเฟกต์ครีมกันแดดดีขึ้น อัตราส่วนของพลังงานที่จำเป็นในการผลิตผื่นแดงที่ตรวจพบได้ต่ำที่สุดสำหรับผิวที่เคลือบด้วยผลิตภัณฑ์ครีมกันแดดกับพลังงานที่จำเป็นในการผลิตผื่นแดงในระดับเดียวกันสำหรับผิวหนังที่ไม่มีผลิตภัณฑ์ครีมกันแดด

ในขณะที่ Nano-TiO2 ดูดซับและสคัตเตอร์รังสีอัลตราไวโอเลตมันถือได้ว่าเป็นครีมกันแดดทางกายภาพที่เหมาะที่สุดทั้งในและต่างประเทศ โดยทั่วไปความสามารถของ Nano-TiO2 ในการป้องกัน UVB คือ 3-4 เท่าของ Nano-Zno

2.2

ช่วงขนาดอนุภาคที่เหมาะสม

ความสามารถในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของ Nano-TiO2 นั้นถูกกำหนดโดยความสามารถในการดูดซับและความสามารถในการกระเจิง ขนาดอนุภาคดั้งเดิมที่เล็กลงของ Nano-TiO2 ยิ่งมีความสามารถในการดูดซับอัลตราไวโอเลตมากขึ้นเท่านั้น ตามกฎการกระเจิงของแสงของ Rayleigh มีขนาดอนุภาคดั้งเดิมที่ดีที่สุดสำหรับความสามารถในการกระเจิงสูงสุดของ Nano-TiO2 ไปยังรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน การทดลองยังแสดงให้เห็นว่ายิ่งความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลตนานขึ้นความสามารถในการป้องกันของ Nano-Tio 2 นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการกระเจิงมากขึ้น ยิ่งความยาวคลื่นที่สั้นลงเท่าไหร่การป้องกันก็ขึ้นอยู่กับความสามารถในการดูดซับ

2.3

การกระจายตัวและความโปร่งใสที่ยอดเยี่ยม

ขนาดอนุภาคดั้งเดิมของ Nano-TiO2 ต่ำกว่า 100 นาโนเมตรน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ ในทางทฤษฎี Nano-TiO2 สามารถส่งแสงที่มองเห็นได้เมื่อมันกระจายไปอย่างสมบูรณ์ดังนั้นจึงโปร่งใส เนื่องจากความโปร่งใสของ Nano-TiO2 จึงไม่ครอบคลุมผิวเมื่อเพิ่มลงในเครื่องสำอางครีมกันแดด ดังนั้นจึงสามารถแสดงความงามตามธรรมชาติของผิวหนังการแปลเป็นหนึ่งในดัชนีที่สำคัญของ Nano-TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดด ในความเป็นจริง Nano-TiO 2 มีความโปร่งใส แต่ไม่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์ในเครื่องสำอางครีมกันแดดเนื่องจาก Nano-TiO2 มีอนุภาคขนาดเล็กพื้นที่ผิวขนาดใหญ่เฉพาะและพลังงานพื้นผิวที่สูงมากและง่ายต่อการรวมตัวกันซึ่งส่งผลต่อการกระจายตัวและความโปร่งใสของผลิตภัณฑ์

2.4

ความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ดี

Nano-TiO 2 สำหรับเครื่องสำอางครีมกันแดดต้องการความต้านทานต่อสภาพอากาศบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานแสง) เนื่องจาก Nano-TiO2 มีอนุภาคขนาดเล็กและกิจกรรมสูงมันจะสร้างคู่อิเล็กตรอนหลุมหลังจากดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและคู่อิเล็กตรอนบางคู่จะอพยพไปยังพื้นผิวทำให้เกิดออกซิเจนในอะตอมและไฮดรอกซิล ดังนั้นชั้นแยกที่โปร่งใสอย่างน้อยหนึ่งชั้นเช่นซิลิกาอลูมินาและเซอร์โคเนียจะต้องเคลือบบนพื้นผิวของนาโน -TiO2 เพื่อยับยั้งกิจกรรมโฟโตเคมี

3. ประเภทและแนวโน้มการพัฒนาของ Nano-TiO2

3.1

ผง Nano-TiO2

ผลิตภัณฑ์ Nano-TiO2 มีจำหน่ายในรูปแบบของผงแข็งซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นผง hydrophilic และผง lipophilic ตามคุณสมบัติพื้นผิวของ nano-TiO2 ผง Hydrophilic ใช้ในเครื่องสำอางที่ทำจากน้ำในขณะที่ผง lipophilic ใช้ในเครื่องสำอางที่ใช้น้ำมัน ผง Hydrophilic โดยทั่วไปจะได้รับจากการรักษาพื้นผิวอนินทรีย์ส่วนใหญ่ของผง Nano-TiO2 ต่างประเทศเหล่านี้ได้รับการรักษาพื้นผิวพิเศษตามเขตข้อมูลการใช้งานของพวกเขา

3.2

สีผิว Nano TiO2

เนื่องจากอนุภาค Nano-TiO2 นั้นดีและง่ายต่อการกระจายแสงสีน้ำเงินด้วยความยาวคลื่นที่สั้นกว่าในแสงที่มองเห็นได้เมื่อเพิ่มลงในเครื่องสำอางครีมกันแดดผิวจะแสดงโทนสีน้ำเงินและดูไม่แข็งแรง เพื่อให้ตรงกับสีผิวเม็ดสีแดงเช่นเหล็กออกไซด์มักจะถูกเพิ่มเข้าไปในสูตรเครื่องสำอางในระยะแรก อย่างไรก็ตามเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นและความสามารถในการเปียกระหว่าง Nano-TiO2 _ 2 และเหล็กออกไซด์ทำให้เกิดสีลอยมักเกิดขึ้น

4. สถานะการผลิตของ Nano-TiO2 ในประเทศจีน

การวิจัยขนาดเล็กเกี่ยวกับ Nano-TiO2 _ 2 ในประเทศจีนมีการใช้งานมากและระดับการวิจัยเชิงทฤษฎีได้ถึงระดับขั้นสูงของโลก แต่การวิจัยและการวิจัยทางวิศวกรรมประยุกต์นั้นค่อนข้างย้อนกลับและผลการวิจัยจำนวนมากไม่สามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมได้ การผลิตอุตสาหกรรมของ Nano-TiO2 ในประเทศจีนเริ่มขึ้นในปี 1997 มากกว่า 10 ปีหลังจากญี่ปุ่น

มีสองเหตุผลที่ จำกัด คุณภาพและความสามารถในการแข่งขันของตลาดของผลิตภัณฑ์ Nano-TiO2 ในประเทศจีน:

①การวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์ล่าช้า

การวิจัยเทคโนโลยีแอปพลิเคชันจำเป็นต้องแก้ปัญหาการเพิ่มกระบวนการและการประเมินผลของ Nano-TiO2 ในระบบคอมโพสิต การวิจัยแอพพลิเคชั่นของ Nano-TiO2 ในหลายสาขายังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่และการวิจัยในบางสาขาเช่นเครื่องสำอางครีมกันแดดยังคงต้องลึกซึ้งยิ่งขึ้นเนื่องจากความล่าช้าของการวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์ผลิตภัณฑ์ Nano-TiO2 _ 2 ของจีนไม่สามารถสร้างแบรนด์อนุกรมเพื่อตอบสนองความต้องการพิเศษ

②เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวของ Nano-TiO2 ต้องการการศึกษาเพิ่มเติม

การรักษาพื้นผิวรวมถึงการรักษาพื้นผิวอนินทรีย์และการรักษาพื้นผิวอินทรีย์ เทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวประกอบด้วยสูตรตัวแทนการบำบัดพื้นผิวเทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวและอุปกรณ์บำบัดพื้นผิว

5. สรุปข้อสังเกต

ความโปร่งใส, ประสิทธิภาพการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต, การกระจายตัวและความต้านทานต่อแสงของนาโน-TiO2 ในเครื่องสำอางครีมกันแดดเป็นดัชนีทางเทคนิคที่สำคัญในการตัดสินคุณภาพและกระบวนการสังเคราะห์และวิธีการรักษาพื้นผิวของ nano-TiO2 เป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดดัชนีทางเทคนิคเหล่านี้