Nanotecnologia è nanomateriali: nanometri di diossidu di titaniu in i cosmetici solari

Nanotecnologia è nanomateriali: nanometri di diossidu di titaniu in i cosmetici solari

Cita e parolle

Circa u 5% di i raggi irradiati da u sole anu raggi ultravioletti cù una lunghezza d'onda ≤400 nm. I raggi ultravioletti in a luce solare ponu esse divisi in: raggi ultravioletti à onda longa cù una lunghezza d'onda di 320 nm ~ 400 nm, chjamati raggi ultravioletti di tipu A (UVA); I raggi ultravioletti à onda media cù una lunghezza d'onda da 290 nm à 320 nm sò chjamati raggi ultravioletti di tipu B (UVB) è i raggi ultravioletti à onda corta cù una lunghezza d'onda da 200 nm à 290 nm sò chjamati raggi ultravioletti di tipu C.

A causa di a so corta lunghezza d'onda è di l'alta energia, i raggi ultravioletti anu un grande putere distruttivu, chì pò dannà a pelle di e persone, causà infiammazioni o scottature solari, è pruduce seriamente u cancru di a pelle. L'UVB hè u principale fattore chì causa l'infiammazione di a pelle è e scottature solari.

1. u principiu di a prutezzione di i raggi ultravioletti cù nano TiO2

TiO2 hè un semiconduttore di tipu N. A forma cristallina di nano-TiO2 aduprata in i cusmetichi di prutezzione solare hè generalmente rutile, è a so larghezza di banda pruibita hè 3,0 eV. Quandu i raggi UV cù una lunghezza d'onda inferiore à 400 nm irradianu TiO2, l'elettroni nantu à a banda di valenza ponu assorbe i raggi UV è esse eccitati à a banda di conduzione, è e coppie elettrone-lacunu sò generate à u listessu tempu, cusì TiO2 hà a funzione di assorbe i raggi UV. Cù una piccula dimensione di e particelle è numerose frazioni, questu aumenta assai a probabilità di bluccà o intercettà i raggi ultravioletti.

2. Caratteristiche di nano-TiO2 in i cusmetichi di prutezzione solare

2.1

Alta efficienza di schermatura UV

A capacità di schermatura ultravioletta di i cusmetichi di prutezzione solare hè espressa da u fattore di prutezzione solare (valore SPF), è più altu hè u valore SPF, megliu hè l'effettu di prutezzione solare. U rapportu trà l'energia necessaria per pruduce l'eritema u più bassu rilevabile per a pelle rivestita cù prudutti di prutezzione solare è l'energia necessaria per pruduce eritema di u listessu gradu per a pelle senza prudutti di prutezzione solare.

Siccomu u nano-TiO2 assorbe è sparghje i raggi ultravioletti, hè cunsideratu cum'è a crema solare fisica più ideale in casa è à l'esteru. In generale, a capacità di u nano-TiO2 di prutege da i raggi UVB hè 3-4 volte quella di u nano-ZnO.

2.2

Gamma di dimensioni di particelle adatta

A capacità di schermatura ultravioletta di nano-TiO2 hè determinata da a so capacità d'assorbimentu è da a so capacità di diffusione. Più chjuca hè a dimensione originale di e particelle di nano-TiO2, più forte hè a capacità d'assorbimentu ultravioletta. Sicondu a lege di Rayleigh di a diffusione di a luce, ci hè una dimensione originale ottimale di e particelle per a massima capacità di diffusione di nano-TiO2 à i raggi ultravioletti cù diverse lunghezze d'onda. L'esperimenti mostranu ancu chì più longa hè a lunghezza d'onda di i raggi ultravioletti, a capacità di schermatura di nano-TiO2 dipende di più da a so capacità di diffusione; Più corta hè a lunghezza d'onda, più a so schermatura dipende da a so capacità d'assorbimentu.

2.3

Eccellente dispersibilità è trasparenza

A dimensione originale di e particelle di nano-TiO2 hè inferiore à 100 nm, assai menu di a lunghezza d'onda di a luce visibile. Teoricamente, u nano-TiO2 pò trasmette a luce visibile quandu hè cumpletamente dispersu, dunque hè trasparente. Per via di a trasparenza di u nano-TiO2, ùn coprirà micca a pelle quandu hè aghjuntu à i cusmetichi di prutezzione solare. Dunque, pò mustrà a bellezza naturale di a pelle. A trasparenza hè unu di l'indici impurtanti di u nano-TiO2 in i cusmetichi di prutezzione solare. In fatti, u nano-TiO2 hè trasparente ma micca cumpletamente trasparente in i cusmetichi di prutezzione solare, perchè u nano-TiO2 hà piccule particelle, una grande superficia specifica è un'energia superficiale estremamente alta, è hè faciule furmà aggregati, affettendu cusì a dispersibilità è a trasparenza di i prudutti.

2.4

Bona resistenza à l'intemperie

Nano-TiO2 per i cusmetichi di prutezzione solare richiede una certa resistenza à l'intemperie (in particulare resistenza à a luce). Siccome u nano-TiO2 hà piccule particelle è alta attività, genererà coppie elettrone-lacune dopu avè assorbitu i raggi ultravioletti, è alcune coppie elettrone-lacune migreranu versu a superficia, risultendu in ossigenu atomicu è radicali idrossilici in l'acqua adsorbita nantu à a superficia di nano-TiO2, chì hà una forte capacità di ossidazione. Pruvocherà a decolorazione di i prudutti è l'odore per via di a decomposizione di e spezie. Dunque, unu o più strati d'isolamentu trasparenti, cum'è silice, allumina è zirconia, devenu esse rivestiti nantu à a superficia di nano-TiO2 per inibisce a so attività fotochimica.

3. Tipi è tendenze di sviluppu di nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 in polvere

I prudutti nano-TiO2 sò venduti in forma di polvere solida, chì pò esse divisa in polvere idrofila è polvere lipofila secondu e proprietà superficiali di u nano-TiO2. A polvere idrofila hè aduprata in i cosmetici à basa d'acqua, mentre chì a polvere lipofila hè aduprata in i cosmetici à basa d'oliu. E polveri idrofile sò generalmente ottenute per trattamentu superficiale inorganicu. A maiò parte di queste polveri nano-TiO2 straniere anu subitu un trattamentu superficiale speciale secondu i so campi d'applicazione.

3.2

Culore di a pelle nano TiO2

Siccomu e particelle di nano-TiO2 sò fini è faciuli da sparghje a luce blu cù una lunghezza d'onda più corta in a luce visibile, quandu sò aghjunte à i cusmetichi di prutezzione solare, a pelle mostrerà un tonu blu è un aspettu malsanu. Per currisponde à u culore di a pelle, i pigmenti rossi cum'è l'ossidu di ferru sò spessu aghjunti à e formule cusmetiche in a prima fase. Tuttavia, per via di a differenza di densità è bagnabilità trà u nano-TiO2 _ 2 è l'ossidu di ferru, i culori flottanti si verificanu spessu.

4. Statu di pruduzzione di nano-TiO2 in Cina

A ricerca à piccula scala nantu à u nano-TiO2 _ 2 in Cina hè assai attiva, è u livellu di ricerca teorica hà righjuntu u livellu avanzatu mundiale, ma a ricerca applicata è a ricerca ingegneristica sò relativamente arretrate, è parechji risultati di ricerca ùn ponu esse trasfurmati in prudutti industriali. A pruduzzione industriale di nano-TiO2 in Cina hà cuminciatu in u 1997, più di 10 anni dopu à u Giappone.

Ci sò duie ragioni chì limitanu a qualità è a cumpetitività di u mercatu di i prudutti nano-TiO2 in Cina:

① A ricerca tecnologica applicata hè in ritardu

A ricerca nantu à a tecnulugia applicativa hà bisognu di risolve i prublemi di l'aghjunta di prucessu è di a valutazione di l'effettu di nano-TiO2 in sistemi cumposti. A ricerca nantu à l'applicazione di nano-TiO2 in parechji campi ùn hè ancu stata cumpletamente sviluppata, è a ricerca in certi campi, cum'è i cusmetichi di prutezzione solare, hà sempre bisognu di esse approfondita. A causa di u ritardu di a ricerca nantu à a tecnulugia applicata, i prudutti nano-TiO2 _ 2 di a Cina ùn ponu micca furmà marche seriali per risponde à i requisiti particulari di diversi campi.

② A tecnulugia di trattamentu di a superficia di nano-TiO2 hà bisognu di più studii

U trattamentu di a superficia include u trattamentu di a superficia inorganica è u trattamentu di a superficia organica. A tecnulugia di trattamentu di a superficia hè cumposta da una formula di agente di trattamentu di a superficia, una tecnulugia di trattamentu di a superficia è l'equipaggiu di trattamentu di a superficia.

5. Osservazioni conclusive

A trasparenza, a prestazione di schermatura ultravioletta, a dispersibilità è a resistenza à a luce di nano-TiO2 in i cusmetichi di prutezzione solare sò indici tecnichi impurtanti per ghjudicà a so qualità, è u prucessu di sintesi è u metudu di trattamentu di a superficia di nano-TiO2 sò a chjave per determinà questi indici tecnichi.