നാനോ ടെക്നോളജിയും നാനോമെറ്റീരിയലുകളും: സൺസ്ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോമീറ്റർ ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്.

നാനോ ടെക്നോളജിയും നാനോമെറ്റീരിയലുകളും: സൺസ്ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോമീറ്റർ ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്.

വാക്കുകൾ ഉദ്ധരിക്കുക

സൂര്യനിൽ നിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന രശ്മികളിൽ ഏകദേശം 5% ത്തിൽ ≤400 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ ഉണ്ട്. സൂര്യപ്രകാശത്തിലെ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ഇവയായി തിരിക്കാം: 320 nm~400 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ദീർഘ-തരംഗ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ A-തരം അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ (UVA) എന്ന് വിളിക്കുന്നു; 290 nm മുതൽ 320 nm വരെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള മീഡിയം-തരംഗ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ B-തരം അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ (UVB) എന്നും 200 nm മുതൽ 290 nm വരെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഹ്രസ്വ-തരംഗ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ C-തരം അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ എന്നും വിളിക്കുന്നു.

തരംഗദൈർഘ്യം കുറവായതിനാലും ഊർജ്ജം കൂടുതലായതിനാലും അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾക്ക് വലിയ വിനാശകരമായ ശക്തിയുണ്ട്, ഇത് ആളുകളുടെ ചർമ്മത്തിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയും വീക്കം അല്ലെങ്കിൽ സൂര്യതാപം ഉണ്ടാക്കുകയും ഗുരുതരമായി ചർമ്മ കാൻസറിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. ചർമ്മത്തിലെ വീക്കം, സൂര്യതാപം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകുന്ന പ്രധാന ഘടകം UVB ആണ്.

1. നാനോ TiO2 ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ സംരക്ഷിക്കുന്ന തത്വം

TiO _ 2 ഒരു N-തരം അർദ്ധചാലകമാണ്. സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നാനോ-TiO _ 2 ന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ രൂപം സാധാരണയായി റൂട്ടൈൽ ആണ്, അതിന്റെ വിലക്കപ്പെട്ട ബാൻഡ് വീതി 3.0 eV ആണ്. 400nm-ൽ താഴെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള UV രശ്മികൾ TiO _ 2 വികിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ, വാലൻസ് ബാൻഡിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് UV രശ്മികൾ ആഗിരണം ചെയ്യാനും ചാലക ബാൻഡിലേക്ക് ഉത്തേജിപ്പിക്കാനും കഴിയും, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ ഒരേ സമയം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ TiO _ 2 ന് UV രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രവർത്തനം ഉണ്ട്. ചെറിയ കണികാ വലിപ്പവും നിരവധി ഭിന്നസംഖ്യകളും ഉള്ളതിനാൽ, ഇത് അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ തടയുന്നതിനോ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നതിനോ ഉള്ള സാധ്യതയെ വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

2. സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോ-TiO2 ന്റെ സവിശേഷതകൾ

2.1 ഡെവലപ്പർ

ഉയർന്ന UV ഷീൽഡിംഗ് കാര്യക്ഷമത

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളുടെ അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് കഴിവ് സൂര്യ സംരക്ഷണ ഘടകം (SPF മൂല്യം) കൊണ്ടാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്, SPF മൂല്യം കൂടുന്തോറും സൺസ്‌ക്രീൻ പ്രഭാവം മെച്ചപ്പെടും. സൺസ്‌ക്രീൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ പൂശിയ ചർമ്മത്തിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ എറിത്തമ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജവും സൺസ്‌ക്രീൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഇല്ലാത്ത ചർമ്മത്തിന് അതേ അളവിലുള്ള എറിത്തമ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം.

നാനോ-TiO2 അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചിതറിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ, സ്വദേശത്തും വിദേശത്തും ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഫിസിക്കൽ സൺസ്‌ക്രീനായി ഇത് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. പൊതുവേ, UVB യെ സംരക്ഷിക്കാനുള്ള നാനോ-TiO2 ന്റെ കഴിവ് നാനോ-ZnO യുടെ 3-4 മടങ്ങാണ്.

2.2.2 വർഗ്ഗീകരണം

അനുയോജ്യമായ കണിക വലുപ്പ പരിധി

നാനോ-TiO2 ന്റെ അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് കഴിവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് അതിന്റെ ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവും ചിതറിക്കാനുള്ള കഴിവുമാണ്. നാനോ-TiO2 ന്റെ യഥാർത്ഥ കണിക വലുപ്പം ചെറുതാകുമ്പോൾ, അൾട്രാവയലറ്റ് ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ് ശക്തമാകും. പ്രകാശ വിസരണം സംബന്ധിച്ച റെയ്‌ലീയുടെ നിയമമനുസരിച്ച്, വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളിലേക്ക് നാനോ-TiO2 ന്റെ പരമാവധി വിസരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവിന് ഒപ്റ്റിമൽ ഒറിജിനൽ കണികാ വലുപ്പമുണ്ട്. അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം കൂടുന്തോറും നാനോ-TiO2 ന്റെ സംരക്ഷക കഴിവ് അതിന്റെ സംക്രമണ ശേഷിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു; തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുന്തോറും അതിന്റെ സംരക്ഷക ശേഷി അതിന്റെ ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2.3 വർഗ്ഗീകരണം

മികച്ച വിതരണക്ഷമതയും സുതാര്യതയും

നാനോ-TiO2 ന്റെ യഥാർത്ഥ കണിക വലിപ്പം 100 nm ൽ താഴെയാണ്, ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്. സൈദ്ധാന്തികമായി, നാനോ-TiO2 പൂർണ്ണമായും ചിതറിക്കിടക്കുമ്പോൾ ദൃശ്യപ്രകാശം കടത്തിവിടാൻ കഴിയും, അതിനാൽ അത് സുതാര്യമാണ്. നാനോ-TiO2 ന്റെ സുതാര്യത കാരണം, സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ചേർക്കുമ്പോൾ അത് ചർമ്മത്തെ മൂടില്ല. അതിനാൽ, ഇതിന് സ്വാഭാവിക ചർമ്മ സൗന്ദര്യം കാണിക്കാൻ കഴിയും. സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോ-TiO2 ന്റെ പ്രധാന സൂചികകളിൽ ഒന്നാണ് സുതാര്യത. വാസ്തവത്തിൽ, സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ നാനോ-TiO2 സുതാര്യമാണ്, പക്ഷേ പൂർണ്ണമായും സുതാര്യമല്ല, കാരണം നാനോ-TiO2 ന് ചെറിയ കണികകൾ, വലിയ നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, വളരെ ഉയർന്ന ഉപരിതല ഊർജ്ജം എന്നിവയുണ്ട്, കൂടാതെ അഗ്രഗേറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നത് എളുപ്പമാണ്, അങ്ങനെ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ വിതരണക്ഷമതയെയും സുതാര്യതയെയും ബാധിക്കുന്നു.

2.4 प्रक्षित

നല്ല കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധം

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കൾക്കുള്ള നാനോ-TiO 2 ന് ചില കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധം ആവശ്യമാണ് (പ്രത്യേകിച്ച് പ്രകാശ പ്രതിരോധം). നാനോ-TiO2 ന് ചെറിയ കണികകളും ഉയർന്ന പ്രവർത്തനവും ഉള്ളതിനാൽ, അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ ആഗിരണം ചെയ്ത ശേഷം അത് ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കും, കൂടാതെ ചില ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് മൈഗ്രേറ്റ് ചെയ്യും, അതിന്റെ ഫലമായി നാനോ-TiO2 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന വെള്ളത്തിൽ ആറ്റോമിക് ഓക്സിജനും ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളും ഉണ്ടാകുന്നു, ഇതിന് ശക്തമായ ഓക്സിഡേഷൻ കഴിവുണ്ട്. ഇത് ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ നിറവ്യത്യാസത്തിനും സുഗന്ധദ്രവ്യങ്ങളുടെ വിഘടനം മൂലം ദുർഗന്ധത്തിനും കാരണമാകും. അതിനാൽ, സിലിക്ക, അലുമിന, സിർക്കോണിയ തുടങ്ങിയ ഒന്നോ അതിലധികമോ സുതാര്യമായ ഒറ്റപ്പെടൽ പാളികൾ നാനോ-TiO2 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ പൂശണം, അതിന്റെ ഫോട്ടോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനത്തെ തടയണം.

3. നാനോ-TiO2 ന്റെ തരങ്ങളും വികസന പ്രവണതകളും

3.1. 3.1.

നാനോ-TiO2 പൊടി

നാനോ-TiO2 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഖര പൊടിയുടെ രൂപത്തിലാണ് വിൽക്കുന്നത്, നാനോ-TiO2 ന്റെ ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ അനുസരിച്ച് അവയെ ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൗഡർ, ലിപ്പോഫിലിക് പൗഡർ എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം. ജലത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൗഡർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതേസമയം എണ്ണ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ലിപ്പോഫിലിക് പൗഡർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഹൈഡ്രോഫിലിക് പൗഡറുകൾ സാധാരണയായി അജൈവ ഉപരിതല ചികിത്സയിലൂടെയാണ് ലഭിക്കുന്നത്. ഈ വിദേശ നാനോ-TiO2 പൊടികളിൽ ഭൂരിഭാഗവും അവയുടെ പ്രയോഗ മേഖലകൾക്കനുസരിച്ച് പ്രത്യേക ഉപരിതല ചികിത്സയ്ക്ക് വിധേയമായിട്ടുണ്ട്.

3.2

ചർമ്മത്തിന്റെ നിറം നാനോ TiO2

നാനോ-TiO2 കണികകൾ സൂക്ഷ്മമായതിനാലും ദൃശ്യപ്രകാശത്തിൽ തരംഗദൈർഘ്യം കുറഞ്ഞ നീല വെളിച്ചം വിതറാൻ എളുപ്പമുള്ളതിനാലും, സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിൽ ചേർക്കുമ്പോൾ, ചർമ്മം നീല നിറം കാണിക്കുകയും അനാരോഗ്യകരമായി കാണപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ചർമ്മത്തിന്റെ നിറം പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിന്, പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ ഇരുമ്പ് ഓക്സൈഡ് പോലുള്ള ചുവന്ന പിഗ്മെന്റുകൾ പലപ്പോഴും കോസ്മെറ്റിക് ഫോർമുലകളിൽ ചേർക്കാറുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, നാനോ-TiO2 _ 2 നും ഇരുമ്പ് ഓക്സൈഡിനും ഇടയിലുള്ള സാന്ദ്രതയിലും ഈർപ്പത്തിലും ഉള്ള വ്യത്യാസം കാരണം, ഫ്ലോട്ടിംഗ് നിറങ്ങൾ പലപ്പോഴും സംഭവിക്കാറുണ്ട്.

4. ചൈനയിലെ നാനോ-TiO2 ന്റെ ഉൽപ്പാദന നില

ചൈനയിൽ നാനോ-TiO2 _ 2 നെക്കുറിച്ചുള്ള ചെറുകിട ഗവേഷണങ്ങൾ വളരെ സജീവമാണ്, സൈദ്ധാന്തിക ഗവേഷണ നിലവാരം ലോകത്തിന്റെ ഉന്നത നിലവാരത്തിലെത്തിയിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ പ്രായോഗിക ഗവേഷണവും എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഗവേഷണവും താരതമ്യേന പിന്നാക്കമാണ്, കൂടാതെ പല ഗവേഷണ ഫലങ്ങളും വ്യാവസായിക ഉൽപ്പന്നങ്ങളാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയില്ല. ജപ്പാനേക്കാൾ 10 വർഷത്തിലേറെ കഴിഞ്ഞ് 1997-ൽ ചൈനയിൽ നാനോ-TiO2 ന്റെ വ്യാവസായിക ഉത്പാദനം ആരംഭിച്ചു.

ചൈനയിൽ നാനോ-TiO2 ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരത്തെയും വിപണി മത്സരക്ഷമതയെയും നിയന്ത്രിക്കുന്ന രണ്ട് കാരണങ്ങളുണ്ട്:

① പ്രായോഗിക സാങ്കേതിക ഗവേഷണം പിന്നിലാണ്

കോമ്പോസിറ്റ് സിസ്റ്റത്തിൽ നാനോ-TiO2 ന്റെ പ്രക്രിയയും ഫലവും വിലയിരുത്തുന്നതിലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് ആപ്ലിക്കേഷൻ ടെക്നോളജി ഗവേഷണം ആവശ്യമാണ്. പല മേഖലകളിലും നാനോ-TiO2 ന്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഗവേഷണം പൂർണ്ണമായി വികസിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, കൂടാതെ സൺസ്ക്രീൻ കോസ്മെറ്റിക്സ് പോലുള്ള ചില മേഖലകളിലെ ഗവേഷണം ഇനിയും ആഴത്തിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. പ്രായോഗിക സാങ്കേതിക ഗവേഷണത്തിന്റെ കാലതാമസം കാരണം, വ്യത്യസ്ത മേഖലകളുടെ പ്രത്യേക ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി ചൈനയുടെ നാനോ-TiO2 _ 2 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് സീരിയൽ ബ്രാൻഡുകൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയില്ല.

② നാനോ-TiO2 ന്റെ ഉപരിതല സംസ്കരണ സാങ്കേതികവിദ്യയെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്.

ഉപരിതല ചികിത്സയിൽ അജൈവ ഉപരിതല ചികിത്സയും ജൈവ ഉപരിതല ചികിത്സയും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉപരിതല ചികിത്സാ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉപരിതല ചികിത്സാ ഏജന്റ് ഫോർമുല, ഉപരിതല ചികിത്സാ സാങ്കേതികവിദ്യ, ഉപരിതല ചികിത്സാ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

5. ഉപസംഹാര പരാമർശങ്ങൾ

സൺസ്‌ക്രീൻ സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കളിലെ നാനോ-TiO2 ന്റെ സുതാര്യത, അൾട്രാവയലറ്റ് ഷീൽഡിംഗ് പ്രകടനം, ഡിസ്‌പേഴ്‌സിബിലിറ്റി, പ്രകാശ പ്രതിരോധം എന്നിവ അതിന്റെ ഗുണനിലവാരം വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രധാന സാങ്കേതിക സൂചികകളാണ്, കൂടാതെ നാനോ-TiO2 ന്റെ സിന്തസിസ് പ്രക്രിയയും ഉപരിതല സംസ്‌കരണ രീതിയും ഈ സാങ്കേതിക സൂചികകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോലാണ്.