नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि नॅनोमटेरियल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये नॅनोमीटर टायटॅनियम डायऑक्साइड

नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि नॅनोमटेरियल्स: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्समध्ये नॅनोमीटर टायटॅनियम डायऑक्साइड

शब्द उद्धृत करा

सूर्याद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या सुमारे ५% किरणांमध्ये अल्ट्राव्हायोलेट किरणे असतात ज्यांची तरंगलांबी ≤४०० एनएम असते. सूर्यप्रकाशातील अल्ट्राव्हायोलेट किरणांमध्ये विभागणी करता येते: ३२० एनएम~४०० एनएम तरंगलांबी असलेल्या दीर्घ-लहरीच्या अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना ए-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण (यूव्हीए) म्हणतात; २९० एनएम ते ३२० एनएम तरंगलांबी असलेल्या मध्यम-लहरीच्या अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना बी-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण (यूव्हीबी) म्हणतात आणि २०० एनएम ते २९० एनएम तरंगलांबी असलेल्या लघु-लहरीच्या अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना सी-प्रकार अल्ट्राव्हायोलेट किरण म्हणतात.

कमी तरंगलांबी आणि उच्च उर्जेमुळे, अल्ट्राव्हायोलेट किरणांमध्ये प्रचंड विध्वंसक शक्ती असते, जी लोकांच्या त्वचेला नुकसान पोहोचवू शकते, जळजळ किंवा सनबर्न होऊ शकते आणि गंभीरपणे त्वचेचा कर्करोग निर्माण करू शकते. त्वचेची जळजळ आणि सनबर्न होण्यास कारणीभूत असलेला UVB हा मुख्य घटक आहे.

१. नॅनो TiO2 वापरून अतिनील किरणांपासून संरक्षण करण्याचे तत्व

TiO _ 2 हा N-प्रकारचा अर्धसंवाहक आहे. सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या नॅनो-TiO _ 2 चे क्रिस्टल स्वरूप सामान्यतः रुटाइल असते आणि त्याची निषिद्ध बँड रुंदी 3.0 eV असते. जेव्हा 400nm पेक्षा कमी तरंगलांबी असलेले अतिनील किरण TiO _ 2 विकिरण करतात, तेव्हा व्हॅलेन्स बँडवरील इलेक्ट्रॉन अतिनील किरणे शोषून घेऊ शकतात आणि वाहक बँडसाठी उत्तेजित होऊ शकतात आणि त्याच वेळी इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या तयार होतात, म्हणून TiO _ 2 मध्ये अतिनील किरणे शोषण्याचे कार्य असते. लहान कण आकार आणि असंख्य अपूर्णांकांसह, हे अतिनील किरणांना अवरोधित करण्याची किंवा रोखण्याची शक्यता मोठ्या प्रमाणात वाढवते.

२. सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये नॅनो-TiO2 ची वैशिष्ट्ये

२.१

उच्च यूव्ही शिल्डिंग कार्यक्षमता

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

नॅनो-टीआयओ२ अतिनील किरणे शोषून घेते आणि पसरवते, त्यामुळे ते देश-विदेशात सर्वात आदर्श भौतिक सनस्क्रीन मानले जाते. सर्वसाधारणपणे, नॅनो-टीआयओ२ ची यूव्हीबी संरक्षण करण्याची क्षमता नॅनो-झेडएनओ पेक्षा ३-४ पट जास्त असते.

२.२

योग्य कण आकार श्रेणी

नॅनो-TiO2 ची अल्ट्राव्हायोलेट संरक्षण क्षमता त्याच्या शोषण क्षमतेवर आणि विखुरण्याच्या क्षमतेवर अवलंबून असते. नॅनो-TiO2 चा मूळ कण आकार जितका लहान असेल तितकाच अल्ट्राव्हायोलेट शोषण क्षमता अधिक मजबूत असेल. रेलेच्या प्रकाश विखुरण्याच्या नियमानुसार, वेगवेगळ्या तरंगलांबी असलेल्या अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना नॅनो-TiO2 ची जास्तीत जास्त विखुरण्याची क्षमता मिळण्यासाठी एक इष्टतम मूळ कण आकार असतो. प्रयोगांवरून असेही दिसून आले आहे की अल्ट्राव्हायोलेट किरणांची तरंगलांबी जितकी जास्त असेल तितकी नॅनो-TiO2 ची संरक्षण क्षमता त्याच्या विखुरण्याच्या क्षमतेवर अधिक अवलंबून असते; तरंगलांबी जितकी कमी असेल तितकी त्याची संरक्षण क्षमता त्याच्या शोषण क्षमतेवर अवलंबून असते.

२.३

उत्कृष्ट विखुरता आणि पारदर्शकता

नॅनो-TiO2 चा मूळ कण आकार १०० nm पेक्षा कमी आहे, जो दृश्यमान प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा खूपच कमी आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, नॅनो-TiO2 पूर्णपणे विखुरलेला असताना दृश्यमान प्रकाश प्रसारित करू शकतो, म्हणून तो पारदर्शक आहे. नॅनो-TiO2 च्या पारदर्शकतेमुळे, सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये जोडल्यावर ते त्वचेला झाकणार नाही. म्हणून, ते नैसर्गिक त्वचेचे सौंदर्य दर्शवू शकते. सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये पारदर्शकता ही नॅनो-TiO2 च्या महत्त्वाच्या निर्देशांकांपैकी एक आहे. खरं तर, नॅनो-TiO2 पारदर्शक आहे परंतु सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये पूर्णपणे पारदर्शक नाही, कारण नॅनो-TiO2 मध्ये लहान कण, मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र आणि अत्यंत उच्च पृष्ठभाग ऊर्जा असते आणि ते एकत्रीकरण तयार करणे सोपे असते, त्यामुळे उत्पादनांच्या विखुरण्यावर आणि पारदर्शकतेवर परिणाम होतो.

२.४

चांगला हवामान प्रतिकार

सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांसाठी नॅनो-टीआयओ 2 ला विशिष्ट हवामान प्रतिकार (विशेषतः प्रकाश प्रतिकार) आवश्यक आहे. नॅनो-टीआयओ 2 मध्ये लहान कण आणि उच्च क्रियाकलाप असल्याने, ते अतिनील किरणे शोषून घेतल्यानंतर इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या निर्माण करेल आणि काही इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होतील, परिणामी नॅनो-टीआयओ 2 च्या पृष्ठभागावर शोषलेल्या पाण्यात अणु ऑक्सिजन आणि हायड्रॉक्सिल रॅडिकल्स तयार होतील, ज्यामध्ये मजबूत ऑक्सिडेशन क्षमता आहे. मसाल्यांच्या विघटनामुळे उत्पादनांचा रंग बदलेल आणि गंध येईल. म्हणून, सिलिका, अॅल्युमिना आणि झिरकोनिया सारखे एक किंवा अधिक पारदर्शक पृथक्करण थर नॅनो-टीआयओ 2 च्या प्रकाशरासायनिक क्रियाकलाप रोखण्यासाठी त्याच्या पृष्ठभागावर लेपित केले पाहिजेत.

३. नॅनो-TiO2 चे प्रकार आणि विकास ट्रेंड

३.१

नॅनो-टीआयओ२ पावडर

नॅनो-TiO2 उत्पादने घन पावडरच्या स्वरूपात विकली जातात, जी नॅनो-TiO2 च्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांनुसार हायड्रोफिलिक पावडर आणि लिपोफिलिक पावडरमध्ये विभागली जाऊ शकतात. हायड्रोफिलिक पावडरचा वापर पाण्यावर आधारित सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये केला जातो, तर लिपोफिलिक पावडरचा वापर तेलावर आधारित सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये केला जातो. हायड्रोफिलिक पावडर सामान्यतः अजैविक पृष्ठभागाच्या उपचारांद्वारे मिळवले जातात. यापैकी बहुतेक परदेशी नॅनो-TiO2 पावडर त्यांच्या अनुप्रयोग क्षेत्रांनुसार विशेष पृष्ठभागाच्या उपचारातून गेले आहेत.

३.२

त्वचेचा रंग नॅनो TiO2

नॅनो-TiO2 कण सूक्ष्म असल्याने आणि दृश्यमान प्रकाशात कमी तरंगलांबीसह निळा प्रकाश पसरवणे सोपे असल्याने, सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये जोडल्यास, त्वचा निळा रंग दर्शवेल आणि अस्वस्थ दिसेल. त्वचेच्या रंगाशी जुळण्यासाठी, सुरुवातीच्या टप्प्यात लोह ऑक्साईडसारखे लाल रंगद्रव्य कॉस्मेटिक सूत्रांमध्ये जोडले जातात. तथापि, नॅनो-TiO2 _ 2 आणि लोह ऑक्साईडमधील घनता आणि ओलेपणामधील फरकामुळे, तरंगणारे रंग अनेकदा आढळतात.

४. चीनमध्ये नॅनो-TiO2 ची उत्पादन स्थिती

चीनमध्ये नॅनो-TiO2 _ 2 वर लघु-स्तरीय संशोधन खूप सक्रिय आहे आणि सैद्धांतिक संशोधन पातळी जागतिक प्रगत पातळीपर्यंत पोहोचली आहे, परंतु उपयोजित संशोधन आणि अभियांत्रिकी संशोधन तुलनेने मागासलेले आहे आणि अनेक संशोधन परिणाम औद्योगिक उत्पादनांमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकत नाहीत. चीनमध्ये नॅनो-TiO2 चे औद्योगिक उत्पादन 1997 मध्ये सुरू झाले, जपानपेक्षा 10 वर्षांहून अधिक काळानंतर.

चीनमध्ये नॅनो-TiO2 उत्पादनांची गुणवत्ता आणि बाजारातील स्पर्धात्मकता मर्यादित करणारी दोन कारणे आहेत:

① उपयोजित तंत्रज्ञान संशोधन मागे आहे

अनुप्रयोग तंत्रज्ञान संशोधनासाठी संमिश्र प्रणालीमध्ये नॅनो-TiO2 च्या प्रक्रिया आणि परिणाम मूल्यांकनाच्या समस्या सोडवण्याची आवश्यकता आहे. अनेक क्षेत्रांमध्ये नॅनो-TiO2 च्या अनुप्रयोग संशोधन पूर्णपणे विकसित झालेले नाही आणि सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांसारख्या काही क्षेत्रातील संशोधन अजूनही सखोल करणे आवश्यक आहे. उपयोजित तंत्रज्ञान संशोधनाच्या मागे पडल्यामुळे, चीनची नॅनो-TiO2 _ 2 उत्पादने वेगवेगळ्या क्षेत्रांच्या विशेष आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी सीरियल ब्रँड तयार करू शकत नाहीत.

② नॅनो-TiO2 च्या पृष्ठभाग उपचार तंत्रज्ञानाचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.

पृष्ठभाग उपचारांमध्ये अजैविक पृष्ठभाग उपचार आणि सेंद्रिय पृष्ठभाग उपचार समाविष्ट आहेत. पृष्ठभाग उपचार तंत्रज्ञानामध्ये पृष्ठभाग उपचार एजंट सूत्र, पृष्ठभाग उपचार तंत्रज्ञान आणि पृष्ठभाग उपचार उपकरणे यांचा समावेश आहे.

५. समारोपाचे भाष्य

सनस्क्रीन सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये नॅनो-TiO2 ची पारदर्शकता, अल्ट्राव्हायोलेट शिल्डिंग कार्यक्षमता, विखुरणे आणि प्रकाश प्रतिरोधकता हे त्याच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन करण्यासाठी महत्त्वाचे तांत्रिक निर्देशांक आहेत आणि नॅनो-TiO2 ची संश्लेषण प्रक्रिया आणि पृष्ठभाग उपचार पद्धत हे तांत्रिक निर्देशांक निश्चित करण्यासाठी महत्त्वाचे आहेत.