Nanotechnologie a Nanomaterialien: Nanometer Titandioxid a Sonneschutzkosmetik

Nanotechnologie a Nanomaterialien: Nanometer Titandioxid a Sonneschutzkosmetik

Zitéieren Wierder

Ongeféier 5% vun de Stralen, déi vun der Sonn ausgestraalt ginn, hunn ultraviolett Stralen mat enger Wellelängt ≤400 nm. Ultraviolett Stralen am Sonneliicht kënnen an ënnerdeelt ginn: laangwelleg ultraviolett Stralen mat enger Wellelängt vun 320 nm~400 nm, genannt A-Typ Ultraviolett Stralen (UVA); mëttelwelleg ultraviolett Stralen mat enger Wellelängt vun 290 nm bis 320 nm ginn B-Typ Ultraviolett Stralen (UVB) genannt a kuerzwelleg ultraviolett Stralen mat enger Wellelängt vun 200 nm bis 290 nm ginn C-Typ Ultraviolett Stralen genannt.

Wéinst hirer kuerzer Wellelängt an héijer Energie hunn ultraviolett Stralen eng grouss zerstéierend Kraaft, déi d'Haut vun de Leit beschiedege kann, Entzündungen oder Sonnebrand verursaache kann, a schwéier Hautkriibs verursaache kann. UVB ass den Haaptfaktor, deen Hautentzündungen a Sonnebrand verursaacht.

1. de Prinzip vun der Ofschirmung vun ultraviolette Stralen mat Nano-TiO2

TiO_2 ass en N-Typ Hallefleeder. D'Kristallform vum Nano-TiO_2, deen a Sonneschutzkosmetik benotzt gëtt, ass allgemeng Rutil, a seng verbueden Bandbreet ass 3,0 eV. Wann UV-Strahlen mat enger Wellelängt vu manner wéi 400 nm TiO_2 bestrahlen, kënnen Elektronen am Valenzband UV-Strahlen absorbéieren an an d'Leetungsband ugereegt ginn, an Elektron-Lach-Pairen ginn zur selwechter Zäit generéiert, sou datt TiO_2 d'Funktioun huet, UV-Strahlen z'absorbéieren. Mat senger klenger Partikelgréisst a ville Fraktiounen erhéicht dëst d'Wahrscheinlechkeet, ultraviolett Strahlen ze blockéieren oder ofzefänken, däitlech.

2. Charakteristike vun Nano-TiO2 a Sonneschutzkosmetik

2.1

Héich UV-Schutzleistung

D'Ultraviolett-Schutzfäegkeet vu Sonneschutzkosmetik gëtt duerch de Sonneschutzfaktor (SPF-Wäert) ausgedréckt, a wat méi héich de SPF-Wäert ass, wat besser d'Sonneschutzwierkung ass. D'Verhältnes vun der Energie, déi néideg ass, fir de niddregsten noweisbare Erythem fir Haut ze produzéieren, déi mat Sonneschutzprodukter beschichtet ass, zu der Energie, déi néideg ass, fir Erythem vum selwechte Grad fir Haut ouni Sonneschutzprodukter ze produzéieren.

Well Nano-TiO2 ultraviolett Stralen absorbéiert a streit, gëllt et als déi idealst physikalesch Sonneschutzmëttel am In- an Ausland. Am Allgemengen ass d'Fäegkeet vun Nano-TiO2 fir UVB ze schützen 3-4 Mol sou héich wéi Nano-ZnO.

2.2

Geeignete Partikelgréisstberäich

D'Ultraviolett-Abschirmungsfäegkeet vum Nano-TiO2 gëtt duerch seng Absorptiounsfäegkeet a Streufäegkeet bestëmmt. Wat méi kleng d'ursprénglech Partikelgréisst vum Nano-TiO2 ass, wat méi staark d'Ultraviolett-Absorptiounsfäegkeet ass. Geméiss dem Rayleigh-Gesetz vun der Liichtstreuung gëtt et eng optimal ursprénglech Partikelgréisst fir déi maximal Streufäegkeet vum Nano-TiO2 op ultraviolett Stralen mat verschiddene Wellelängten. Experimenter weisen och, datt wat méi laang d'Wellelängt vun den ultraviolett Stralen ass, wat méi grouss d'Abschirmungsfäegkeet vum Nano-TiO2 vun senger Streufäegkeet ofhänkt; wat méi kuerz d'Wellelängt ass, wat méi seng Abschirmung vun senger Absorptiounsfäegkeet ofhänkt.

2.3

Excellent Dispergabilitéit an Transparenz

Déi ursprénglech Partikelgréisst vum Nano-TiO2 ass ënner 100 nm, wäit manner wéi d'Wellenlängt vum siichtbare Liicht. Theoretesch kann Nano-TiO2 siichtbart Liicht duerchloossen, wann et komplett dispergéiert ass, sou datt et transparent ass. Wéinst der Transparenz vum Nano-TiO2 wäert et d'Haut net bedecken, wann et a Sonneschutzkosmetik bäigefüügt gëtt. Dofir kann et déi natierlech Hautschéinheet weisen. Transparenz ass ee vun de wichtegen Indizes vum Nano-TiO2 a Sonneschutzkosmetik. Tatsächlech ass Nano-TiO2 transparent, awer net komplett transparent a Sonneschutzkosmetik, well Nano-TiO2 kleng Partikelen, eng grouss spezifesch Uewerfläch an extrem héich Uewerflächenenergie huet, an et ass einfach, Aggregaten ze bilden, wat d'Dispergabilitéit an d'Transparenz vun de Produkter beaflosst.

2.4

Gud Wiederbeständegkeet

Nano-TiO2 fir Sonneschutzkosmetik erfuerdert eng gewësse Wiederbeständegkeet (besonnesch Liichtbeständegkeet). Well Nano-TiO2 kleng Partikelen an eng héich Aktivitéit huet, generéiert et Elektrone-Lach-Pairen nodeems et ultraviolett Stralen absorbéiert huet, an e puer Elektrone-Lach-Pairen migréieren op d'Uewerfläch, wouduerch atomar Sauerstoff a Hydroxylradikaler am Waasser op der Uewerfläch vum Nano-TiO2 adsorbéiert ginn, wat eng staark Oxidatiounsfäegkeet huet. Et verursaacht Verfärbungen vun de Produkter a Geroch wéinst der Zersetzung vu Gewierzer. Dofir mussen eng oder méi transparent Isolatiounsschichten, wéi Siliziumdioxid, Aluminiumoxid a Zirkoniumoxid, op der Uewerfläch vum Nano-TiO2 beschichtet ginn, fir seng photochemesch Aktivitéit ze hemmen.

3. Aarten an Entwécklungstrends vun Nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2-Pulver

D'Nano-TiO2-Produkter ginn a Form vu festem Pulver verkaaft, deen no den Uewerflächeneegeschafte vum Nano-TiO2 an hydrophilt Pulver a lipophilt Pulver opgedeelt ka ginn. Hydrophilt Pulver gëtt a Kosmetik op Waasserbasis benotzt, während lipophilt Pulver a Kosmetik op Uelegbasis benotzt gëtt. Hydrophil Pudder ginn normalerweis duerch anorganesch Uewerflächenbehandlung kritt. Déi meescht vun dësen auslänneschen Nano-TiO2-Pulver hunn eng speziell Uewerflächenbehandlung jee no hiren Uwendungsberäicher gemaach.

3.2

Hautfaarf Nano-TiO2

Well Nano-TiO2-Partikelen fein sinn a liicht blo Liicht mat méi kuerzer Wellelängt am siichtbare Liicht verstreeten, weist d'Haut, wann se a Sonneschutzkosmetik bäigefüügt ginn, e bloen Téin a gesäit ongesond aus. Fir der Hautfaarf unzepassen, ginn rout Pigmenter wéi Eisenoxid dacks an der fréier Phas an d'Kosmetikformelen bäigefüügt. Wéinst dem Ënnerscheed an der Dicht an der Benetzungsfäegkeet tëscht Nano-TiO2_2 an Eisenoxid trieden awer dacks schwiewend Faarwen op.

4. Produktiounsstatus vun Nano-TiO2 a China

D'Fuerschung iwwer Nano-TiO2 _ 2 a China ass ganz aktiv, an den theoreteschen Fuerschungsniveau huet e weltwäit fortgeschrattene Niveau erreecht, awer déi ugewandt Fuerschung an d'Ingenieursfuerschung si relativ réckgängeg, a vill Fuerschungsresultater kënnen net an Industrieprodukter ëmgewandelt ginn. Déi industriell Produktioun vun Nano-TiO2 a China huet 1997 ugefaangen, méi wéi 10 Joer méi spéit wéi a Japan.

Et ginn zwou Grënn, déi d'Qualitéit an d'Maartkompetitivitéit vun Nano-TiO2-Produkter a China limitéieren:

① D'Fuerschung an der ugewandter Technologie bleift hannendrun

D'Fuerschung iwwer d'Applikatiounstechnologie muss d'Problemer vun der Prozess- an Effektevaluatioun vun Nano-TiO2 a Kompositsystemer léisen. D'Applikatiounsfuerschung vum Nano-TiO2 ass a ville Beräicher nach net voll entwéckelt, an d'Fuerschung a verschiddene Beräicher, wéi Sonneschutzkosmetik, muss nach verdéift ginn. Wéinst dem Réckstand an der Fuerschung iwwer d'Applikatiounstechnologie kënnen d'chinesesch Nano-TiO2 _2 Produkter keng Serienmarken bilden, déi den speziellen Ufuerderunge vun de verschiddene Beräicher gerecht ginn.

② D'Uewerflächenbehandlungstechnologie vum Nano-TiO2 brauch weider Fuerschung

D'Uewerflächenbehandlung ëmfaasst anorganesch Uewerflächenbehandlung an organesch Uewerflächenbehandlung. D'Uewerflächenbehandlungstechnologie besteet aus der Formel vun der Uewerflächenbehandlungsmëttel, der Uewerflächenbehandlungstechnologie an dem Ausrüstung fir d'Uewerflächenbehandlung.

5. Schlussbemierkungen

D'Transparenz, d'Ultraviolett-Abschirmungsleistung, d'Dispergabilitéit an d'Liichtresistenz vum Nano-TiO2 a Sonneschutzkosmetik si wichteg technesch Indizes fir seng Qualitéit ze beurteelen, an de Syntheseprozess an d'Uewerflächenbehandlungsmethod vum Nano-TiO2 sinn de Schlëssel fir dës technesch Indizes ze bestëmmen.