Nanoteknologia eta nanomaterialak: nanometroko titanio dioxidoa eguzkitako krema kosmetikoetan

Nanoteknologia eta nanomaterialak: nanometroko titanio dioxidoa eguzkitako krema kosmetikoetan

Aipatu hitzak

Eguzkiak igortzen dituen izpien % 5 inguruk 400 nm edo gutxiagoko uhin-luzera duten izpi ultramoreak dituzte. Eguzki-argiko izpi ultramoreak honela bana daitezke: 320 nm~400 nm-ko uhin-luzera duten uhin luzeko izpi ultramoreak, A motako izpi ultramoreak (UVA) deritzenak; 290 nm eta 320 nm arteko uhin-luzera duten uhin ertaineko izpi ultramoreei B motako izpi ultramoreak (UVB) deritze; eta 200 nm eta 290 nm arteko uhin-luzera duten uhin laburreko izpi ultramoreei C motako izpi ultramoreak.

Uhin-luzera laburra eta energia handia dutenez, izpi ultramoreek suntsipen-ahalmen handia dute, eta pertsonen larruazala kaltetu, hantura edo eguzki-erredurak eragin eta larruazaleko minbizia larriki sor dezakete. UVB da larruazaleko hantura eta eguzki-erredurak eragiten dituen faktore nagusia.

1. nano TiO2-rekin izpi ultramoreak babesteko printzipioa

TiO2 N motako erdieroalea da. Eguzkitako kremetan erabiltzen den nano-TiO2-ren kristal forma normalean rutiloa da, eta debekatutako banda-zabalera 3,0 eV da. 400 nm baino gutxiagoko uhin-luzera duten UV izpiek TiO2-ra iristen direnean, balentzia-bandako elektroiek UV izpiak xurgatu eta eroapen-bandara kitzikatu daitezke, eta elektroi-zulo bikoteak sortzen dira aldi berean, beraz, TiO2-k UV izpiak xurgatzeko funtzioa du. Partikula-tamaina txikia eta frakzio ugari dituenez, horrek asko handitzen du izpi ultramoreak blokeatzeko edo atzemateko probabilitatea.

2. Nano-TiO2-ren ezaugarriak eguzkitako krema kosmetikoetan

2.1

UV babes-eraginkortasun handia

Eguzkitako krema kosmetikoen ultramoreen aurkako babes-gaitasuna eguzki-babes faktorearen (SPF balioa) bidez adierazten da, eta zenbat eta SPF balio handiagoa izan, orduan eta hobea da eguzkitako efektua. Eguzkitako kremarekin estalitako azal batean eritema detektagarririk baxuena sortzeko behar den energiaren eta eguzkitako produkturik gabeko azal batean maila bereko eritema sortzeko behar den energiaren arteko erlazioa.

Nano-TiO2-ak izpi ultramoreak xurgatu eta barreiatzen dituenez, etxean zein atzerrian eguzkitako krema fisiko egokiena dela uste da. Oro har, nano-TiO2-ak UVB babesteko duen gaitasuna nano-ZnO-arena baino 3-4 aldiz handiagoa da.

2.2

Partikula-tamaina egokia

Nano-TiO2-ren ultramoreen aurkako babes-gaitasuna bere xurgapen-gaitasunaren eta sakabanatze-gaitasunaren araberakoa da. Zenbat eta txikiagoa izan nano-TiO2-ren jatorrizko partikula-tamaina, orduan eta handiagoa izango da ultramoreen aurkako xurgapen-gaitasuna. Rayleigh-ren argi-sakabanaketaren legearen arabera, jatorrizko partikula-tamaina optimo bat dago nano-TiO2-k uhin-luzera desberdineko izpi ultramoreetara gehien sakabanatzeko gaitasunerako. Esperimentuek ere erakusten dute izpi ultramoreen uhin-luzera zenbat eta handiagoa izan, nano-TiO2-ren babes-gaitasuna bere sakabanatze-gaitasunaren araberakoa dela gehiago; zenbat eta laburragoa izan uhin-luzera, orduan eta handiagoa izango da babesa bere xurgapen-gaitasunaren araberakoa.

2.3

Dispersazio eta gardentasun bikaina

Nano-TiO2-ren partikula-tamaina originala 100 nm-tik beherakoa da, argi ikusgaiaren uhin-luzera baino askoz txikiagoa. Teorian, nano-TiO2-k argi ikusgaia transmititu dezake guztiz sakabanatuta dagoenean, beraz, gardena da. Nano-TiO2-ren gardentasunagatik, ez du azala estaliko eguzkitako kremetan gehitzean. Hori dela eta, azalaren edertasun naturala erakuts dezake. Gardentasuna nano-TiO2-ren adierazle garrantzitsuenetako bat da eguzkitako kremetan. Izan ere, nano-TiO2 gardena da, baina ez da guztiz gardena eguzkitako kremetan, nano-TiO2-k partikula txikiak, azalera espezifiko handia eta gainazaleko energia oso altua dituelako, eta erraz sortzen ditu agregatuak, eta horrek produktuen sakabanagarritasunean eta gardentasunean eragiten du.

2.4

Eguraldiarekiko erresistentzia ona

Eguzkitako kremak egiteko nano-TiO2-ak eguraldiarekiko erresistentzia jakin bat behar du (batez ere argiarekiko erresistentzia). Nano-TiO2-ak partikula txikiak eta jarduera handia dituenez, elektroi-zulo bikoteak sortuko ditu izpi ultramoreak xurgatu ondoren, eta elektroi-zulo bikote batzuk gainazalera migratuko dira, eta horren ondorioz oxigeno atomikoa eta hidroxilo erradikalak sortuko dira nano-TiO2-aren gainazalean adsorbatutako uretan, eta horrek oxidazio gaitasun handia du. Produktuen kolore aldaketa eta usaina eragingo ditu espezien deskonposizioagatik. Beraz, isolamendu geruza garden bat edo gehiago, hala nola silizea, alumina eta zirkonioa, nano-TiO2-aren gainazalean estali behar dira bere jarduera fotokimikoa inhibitzeko.

3. Nano-TiO2-ren motak eta garapen-joerak

3.1

Nano-TiO2 hautsa

Nano-TiO2 produktuak hauts solido moduan saltzen dira, eta nano-TiO2-ren gainazaleko propietateen arabera hauts hidrofilo eta hauts lipofiloetan bana daitezke. Hauts hidrofilikoa uretan oinarritutako kosmetikoetan erabiltzen da, eta hauts lipofilikoa, berriz, olioetan oinarritutako kosmetikoetan. Hauts hidrofilikoak, oro har, gainazaleko tratamendu ez-organikoaren bidez lortzen dira. Nano-TiO2 hauts arrotz horietako gehienek gainazaleko tratamendu berezia jasan dute beren aplikazio-eremuen arabera.

3.2

Larruazalaren kolorea nano TiO2

Nano-TiO2 partikulak finak direnez eta erraz barreiatzen dutenez uhin-luzera laburragoko argi urdina argi ikusgaian, eguzkitako kremak kosmetikoetan gehitzean, azalak tonu urdina erakutsiko du eta itxura ez-osasuntsua izango du. Azalaren kolorearekin bat etortzeko, pigmentu gorriak, hala nola burdin oxidoa, askotan gehitzen zaizkie kosmetika-formulei hasierako fasean. Hala ere, nano-TiO2 _ 2 eta burdin oxidoaren arteko dentsitate eta bustigarritasun aldea dela eta, kolore flotatzaileak gertatzen dira maiz.

4. Nano-TiO2-ren ekoizpen-egoera Txinan

Txinan nano-TiO2 _ 2-ri buruzko eskala txikiko ikerketa oso aktiboa da, eta ikerketa teorikoaren maila munduko maila aurreratura iritsi da, baina ikerketa aplikatua eta ingeniaritza ikerketa nahiko atzeratuta daude, eta ikerketa emaitza asko ezin dira produktu industrial bihurtu. Nano-TiO2-ren ekoizpen industriala Txinan 1997an hasi zen, Japonia baino 10 urte baino gehiago beranduago.

Bi arrazoi daude Txinan nano-TiO2 produktuen kalitatea eta merkatu-lehiakortasuna mugatzen dutenak:

① Teknologia aplikatuaren ikerketa atzean geratzen da

Aplikazio-teknologiaren ikerketak nano-TiO2-aren prozesua gehitzeko eta efektuaren ebaluaziorako arazoak konpondu behar ditu sistema konposatuetan. Nano-TiO2-aren aplikazio-ikerketa ez da guztiz garatu arlo askotan, eta eremu batzuetako ikerketa, hala nola eguzkitako kremak kosmetikoetan, oraindik sakondu behar da. Aplikatutako teknologiaren ikerketaren atzerapenagatik, Txinako nano-TiO2 _ 2 produktuek ezin dituzte marka serieak osatu arlo desberdinen eskakizun bereziak betetzeko.

② Nano-TiO2-ren gainazaleko tratamendu-teknologiak azterketa gehiago behar ditu

Gainazalen tratamenduak gainazalen tratamendu ez-organikoa eta gainazalen tratamendu organikoa barne hartzen ditu. Gainazalen tratamendurako teknologia gainazalen tratamendurako agentearen formulaz, gainazalen tratamendurako teknologiaz eta gainazalen tratamendurako ekipamenduz osatuta dago.

5. Amaierako oharrak

Eguzkitako kremaren nano-TiO2-aren gardentasuna, izpi ultramoreen aurkako babes-errendimendua, dispertsagarritasuna eta argiarekiko erresistentzia adierazle tekniko garrantzitsuak dira haren kalitatea epaitzeko, eta nano-TiO2-aren sintesi-prozesua eta gainazaleko tratamendu-metodoa dira adierazle tekniko horiek zehazteko gakoa.