नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि नॅनोमटेरिअल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये नॅनोमीटर टायटॅनियम डायऑक्साइड

नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि नॅनोमटेरिअल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये नॅनोमीटर टायटॅनियम डायऑक्साइड

कोट शब्द

सूर्याद्वारे निघणाऱ्या किरणांपैकी सुमारे 5% किरणांमध्ये ≤400 nm तरंगलांबी असलेले अल्ट्राव्हायोलेट किरण असतात. सूर्यप्रकाशातील अतिनील किरणे यामध्ये विभागली जाऊ शकतात: 320 nm ~ 400 nm तरंगलांबी असलेले लांब-लहरी अल्ट्राव्हायोलेट किरण, ज्याला A-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण (UVA) म्हणतात; 290 nm ते 320 nm तरंगलांबी असलेल्या मध्यम-तरंग अतिनील किरणांना B-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण (UVB) म्हणतात आणि 200 nm ते 290 nm तरंगलांबी असलेल्या शॉर्ट-वेव्ह अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना C-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण म्हणतात.

त्याच्या लहान तरंगलांबी आणि उच्च उर्जेमुळे, अल्ट्राव्हायोलेट किरणांमध्ये मोठी विध्वंसक शक्ती असते, ज्यामुळे लोकांच्या त्वचेचे नुकसान होऊ शकते, जळजळ होऊ शकते किंवा सनबर्न होऊ शकते आणि त्वचेचा कर्करोग गंभीरपणे निर्माण होतो. त्वचेवर जळजळ आणि सूर्य प्रकाशाने होणारा त्वचेचा क्षोभ निर्माण करणारा मुख्य घटक UVB आहे.

1. नॅनो TiO2 सह अतिनील किरणांचे संरक्षण करण्याचे तत्त्व

TiO _ 2 हा N-प्रकारचा अर्धसंवाहक आहे. सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये वापरलेले नॅनो-टीओ _ 2 चे क्रिस्टल फॉर्म सामान्यत: रुटील असते आणि त्याची निषिद्ध बँड रुंदी 3.0 eV असते जेव्हा 400nm पेक्षा कमी तरंगलांबी असलेले UV किरण TiO _ 2 पेक्षा कमी विकिरण करतात, तेव्हा व्हॅलेन्स बँडवरील इलेक्ट्रॉन UV शोषून घेतात आणि शोषून घेतात. वहन बँड, आणि इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या एकाच वेळी निर्माण होतात, त्यामुळे TiO _ 2 मध्ये अतिनील किरण शोषण्याचे कार्य आहे. लहान कण आकार आणि असंख्य अपूर्णांकांसह, यामुळे अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना रोखण्याची किंवा रोखण्याची संभाव्यता मोठ्या प्रमाणात वाढते.

2. सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये नॅनो-टीओ 2 ची वैशिष्ट्ये

२.१

उच्च UV शील्डिंग कार्यक्षमता

सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांची अल्ट्राव्हायोलेट शील्डिंग क्षमता सूर्य संरक्षण घटक (SPF मूल्य) द्वारे व्यक्त केली जाते आणि SPF मूल्य जितके जास्त असेल तितका सनस्क्रीन प्रभाव चांगला असतो. सनस्क्रीन उत्पादनांसह लेपित त्वचेसाठी सर्वात कमी शोधण्यायोग्य एरिथेमा तयार करण्यासाठी आवश्यक उर्जेचे गुणोत्तर आणि सनस्क्रीन उत्पादनांशिवाय त्वचेसाठी समान प्रमाणात एरिथेमा तयार करण्यासाठी आवश्यक उर्जेचे गुणोत्तर.

nano-TiO2 अल्ट्राव्हायोलेट किरण शोषून घेते आणि विखुरते म्हणून, ते देश-विदेशात सर्वात आदर्श भौतिक सनस्क्रीन म्हणून ओळखले जाते. सर्वसाधारणपणे, नॅनो-टीओ 2 ची UVB शील्ड करण्याची क्षमता नॅनो-ZnO पेक्षा 3-4 पट आहे.

२.२

योग्य कण आकार श्रेणी

nano-TiO2 ची अल्ट्राव्हायोलेट शील्डिंग क्षमता त्याच्या शोषण क्षमता आणि विखुरण्याच्या क्षमतेद्वारे निर्धारित केली जाते. nano-TiO2 च्या मूळ कणाचा आकार जितका लहान असेल तितकी अल्ट्राव्हायोलेट शोषण क्षमता अधिक मजबूत होईल. रेलेच्या प्रकाश विखुरण्याच्या नियमानुसार, विविध तरंगलांबी असलेल्या नॅनो-टीओ 2 ते अल्ट्राव्हायोलेट किरणांपर्यंत जास्तीत जास्त विखुरण्याच्या क्षमतेसाठी इष्टतम मूळ कण आकार असतो. प्रयोगांनी असेही दाखवले आहे की अल्ट्राव्हायोलेट किरणांची तरंगलांबी जितकी जास्त असेल तितकी नॅनो-टीओ 2 ची संरक्षण क्षमता त्याच्या विखुरण्याच्या क्षमतेवर अवलंबून असते; तरंगलांबी जितकी लहान असेल तितके त्याचे संरक्षण त्याच्या शोषण क्षमतेवर अवलंबून असते.

२.३

उत्कृष्ट प्रसार आणि पारदर्शकता

nano-TiO2 चा मूळ कण आकार 100 nm पेक्षा कमी आहे, जो दृश्यमान प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा खूपच कमी आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, नॅनो-टीओ 2 दृश्यमान प्रकाश प्रसारित करू शकतो जेव्हा तो पूर्णपणे विखुरला जातो, म्हणून तो पारदर्शक असतो. nano-TiO2 च्या पारदर्शकतेमुळे, सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये जोडल्यावर ते त्वचेला झाकणार नाही. त्यामुळे, ते नैसर्गिक त्वचेचे सौंदर्य दर्शवू शकते. पारदर्शकता हा सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये नॅनो-टीओ२ च्या महत्त्वाच्या निर्देशांकांपैकी एक आहे. खरेतर, nano-TiO 2 पारदर्शक आहे परंतु सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये पूर्णपणे पारदर्शक नाही, कारण nano-TiO2 मध्ये लहान कण, मोठ्या विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि अत्यंत उच्च पृष्ठभागाची ऊर्जा आहे, आणि ते एकत्रित करणे सोपे आहे, त्यामुळे विखुरलेल्या आणि पारदर्शकतेवर परिणाम होतो. उत्पादने

२.४

चांगले हवामान प्रतिकार

सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांसाठी Nano-TiO 2 ला विशिष्ट हवामान प्रतिकार (विशेषतः प्रकाश प्रतिरोधक) आवश्यक आहे. नॅनो-टीओ 2 मध्ये लहान कण आणि उच्च क्रियाकलाप असल्यामुळे ते अल्ट्राव्हायोलेट किरण शोषून घेतल्यानंतर इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या तयार करतील आणि काही इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होतील, परिणामी अणू ऑक्सिजन आणि हायड्रॉक्सिल रॅडिकल्स पृष्ठभागावर शोषून घेतील. nano-TiO2, ज्यामध्ये मजबूत ऑक्सिडेशन क्षमता आहे. यामुळे विकृतीकरण होईल मसाल्यांच्या विघटनामुळे उत्पादने आणि गंध. म्हणून, सिलिका, ॲल्युमिना आणि झिरकोनिया यांसारखे एक किंवा अधिक पारदर्शक अलगाव स्तर, नॅनो-टीओ 2 च्या पृष्ठभागावर त्याच्या फोटोकेमिकल क्रियाकलापांना प्रतिबंधित करण्यासाठी लेपित करणे आवश्यक आहे.

3. नॅनो-टीओ 2 चे प्रकार आणि विकास ट्रेंड

३.१

Nano-TiO2 पावडर

नॅनो-टीओ 2 उत्पादने घन पावडरच्या स्वरूपात विकली जातात, जी नॅनो-टीओ 2 च्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांनुसार हायड्रोफिलिक पावडर आणि लिपोफिलिक पावडरमध्ये विभागली जाऊ शकतात. हायड्रोफिलिक पावडर पाणी-आधारित सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये वापरली जाते, तर लिपोफिलिक पावडर तेल-आधारित सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये वापरली जाते. हायड्रोफिलिक पावडर सामान्यत: अजैविक पृष्ठभागाच्या उपचारांद्वारे प्राप्त केली जातात. यापैकी बहुतेक परदेशी नॅनो-टीओ2 पावडर त्यांच्या अनुप्रयोग फील्डनुसार विशेष पृष्ठभागावर उपचार घेतात.

३.२

त्वचेचा रंग नॅनो TiO2

नॅनो-TiO2 कण सूक्ष्म आणि दृश्यमान प्रकाशात कमी तरंगलांबीसह निळा प्रकाश विखुरण्यास सोपे असल्यामुळे, सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये जोडल्यास, त्वचा निळी टोन दर्शवेल आणि अस्वस्थ दिसेल. त्वचेच्या रंगाशी जुळण्यासाठी, आयर्न ऑक्साईड सारखी लाल रंगद्रव्ये बहुतेक वेळा कॉस्मेटिक फॉर्म्युलामध्ये जोडली जातात. तथापि, nano-TiO2 _ 2 आणि आयर्न ऑक्साईडमधील घनता आणि ओलेपणामधील फरकामुळे, तरंगणारे रंग अनेकदा येतात.

4. चीनमध्ये नॅनो-टीओ 2 ची उत्पादन स्थिती

चीनमध्ये nano-TiO2 _ 2 वरील लघु-स्तरीय संशोधन खूप सक्रिय आहे, आणि सैद्धांतिक संशोधनाची पातळी जागतिक प्रगत पातळीपर्यंत पोहोचली आहे, परंतु उपयोजित संशोधन आणि अभियांत्रिकी संशोधन तुलनेने मागासलेले आहे, आणि अनेक संशोधन परिणामांचे औद्योगिक उत्पादनांमध्ये रूपांतर होऊ शकत नाही. चीनमध्ये नॅनो-टीओ 2 चे औद्योगिक उत्पादन 1997 मध्ये सुरू झाले, जपानपेक्षा 10 वर्षांनंतर.

चीनमधील नॅनो-टीओ 2 उत्पादनांची गुणवत्ता आणि बाजारातील स्पर्धात्मकता प्रतिबंधित करणारी दोन कारणे आहेत:

① उपयोजित तंत्रज्ञान संशोधन मागे आहे

संमिश्र प्रणालीमध्ये नॅनो-टीओ 2 ची प्रक्रिया आणि परिणाम मूल्यमापन जोडण्याच्या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी अनुप्रयोग तंत्रज्ञान संशोधन आवश्यक आहे. अनेक क्षेत्रांमध्ये nano-TiO2 चे ऍप्लिकेशन संशोधन पूर्णपणे विकसित झालेले नाही, आणि काही क्षेत्रातील संशोधन जसे की सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधने, अजूनही खोलवर जाणे आवश्यक आहे. उपयोजित तंत्रज्ञान संशोधनाच्या मागे पडल्यामुळे, चीनची nano-TiO2 _2 उत्पादने विविध क्षेत्रांच्या विशेष आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी सीरियल ब्रँड तयार करू शकत नाही.

② nano-TiO2 च्या पृष्ठभागावरील उपचार तंत्रज्ञानाला पुढील अभ्यासाची आवश्यकता आहे

पृष्ठभाग उपचारामध्ये अजैविक पृष्ठभाग उपचार आणि सेंद्रिय पृष्ठभाग उपचार समाविष्ट आहेत. पृष्ठभाग उपचार तंत्रज्ञान पृष्ठभाग उपचार एजंट सूत्र, पृष्ठभाग उपचार तंत्रज्ञान आणि पृष्ठभाग उपचार उपकरणे बनलेले आहे.

5. समारोपाची टिप्पणी

सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये पारदर्शकता, अल्ट्राव्हायोलेट शील्डिंग कार्यप्रदर्शन, नॅनो-TiO2 ची विस्कळीतता आणि प्रकाश प्रतिकार हे त्याच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण तांत्रिक निर्देशांक आहेत आणि नॅनो-TiO2 ची संश्लेषण प्रक्रिया आणि पृष्ठभागावरील उपचार पद्धती हे तांत्रिक निर्देशांक निश्चित करण्यासाठी महत्त्वाचे आहेत.