Nanotechnologie et nanomatériaux : nanomètre de dioxyde de titane dans les cosmétiques de protection solaire
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Environ 5 % des rayons émis par le soleil sont des rayons ultraviolets d'une longueur d'onde ≤ 400 nm. Les rayons ultraviolets de la lumière du soleil peuvent être divisés en : rayons ultraviolets à ondes longues d'une longueur d'onde de 320 nm à 400 nm, appelés rayons ultraviolets de type A (UVA) ; Les rayons ultraviolets à ondes moyennes d'une longueur d'onde de 290 nm à 320 nm sont appelés rayons ultraviolets de type B (UVB) et les rayons ultraviolets à ondes courtes d'une longueur d'onde de 200 nm à 290 nm sont appelés rayons ultraviolets de type C.
En raison de leur courte longueur d'onde et de leur haute énergie, les rayons ultraviolets ont un grand pouvoir destructeur, qui peut endommager la peau, provoquer une inflammation ou des coups de soleil et provoquer gravement un cancer de la peau. Les UVB sont le principal facteur provoquant une inflammation cutanée et des coups de soleil.
1. le principe de protection contre les rayons ultraviolets avec le nano TiO2
TiO _ 2 est un semi-conducteur de type N. La forme cristalline du nano-TiO _ 2 utilisée dans les cosmétiques de protection solaire est généralement rutile et sa largeur de bande interdite est de 3,0 eV. Lorsque les rayons UV d'une longueur d'onde inférieure à 400 nm irradient le TiO _ 2, les électrons sur la bande de valence peuvent absorber les rayons UV et être excités pour la bande de conduction et les paires électron-trou sont générées en même temps, donc TiO _ 2 a pour fonction d'absorber les rayons UV. Avec une petite taille de particules et de nombreuses fractions, cela augmente considérablement la probabilité de bloquer ou d'intercepter les rayons ultraviolets.
2. Caractéristiques du nano-TiO2 dans les cosmétiques solaires
2.1
Haute efficacité de protection contre les UV
La capacité de protection contre les ultraviolets des produits cosmétiques de protection solaire est exprimée par le facteur de protection solaire (valeur SPF), et plus la valeur SPF est élevée, meilleur est l'effet de protection solaire. Le rapport entre l'énergie nécessaire pour produire l'érythème détectable le plus faible pour une peau recouverte de produits de protection solaire et l'énergie nécessaire pour produire un érythème du même degré pour une peau sans produits de protection solaire.
Comme le nano-TiO2 absorbe et diffuse les rayons ultraviolets, il est considéré comme l’écran solaire physique le plus idéal au pays et à l’étranger. En général, la capacité du nano-TiO2 à protéger contre les UVB est 3 à 4 fois supérieure à celle du nano-ZnO.
2.2
Gamme de tailles de particules appropriée
La capacité de protection contre les ultraviolets du nano-TiO2 est déterminée par sa capacité d’absorption et sa capacité de diffusion. Plus la taille des particules d'origine du nano-TiO2 est petite, plus la capacité d'absorption des ultraviolets est forte. Selon la loi de Rayleigh sur la diffusion de la lumière, il existe une taille de particule originale optimale pour la capacité de diffusion maximale du nano-TiO2 vers les rayons ultraviolets de différentes longueurs d'onde. Les expériences montrent également que plus la longueur d'onde des rayons ultraviolets est longue,La capacité de protection du nano-TiO 2 dépend davantage de sa capacité de diffusion ; Plus la longueur d’onde est courte, plus son blindage dépend de sa capacité d’absorption.
2.3
Excellente dispersibilité et transparence
La taille originale des particules du nano-TiO2 est inférieure à 100 nm, bien inférieure à la longueur d’onde de la lumière visible. Théoriquement, le nano-TiO2 peut transmettre la lumière visible lorsqu’il est complètement dispersé, il est donc transparent. En raison de la transparence du nano-TiO2, il ne couvrira pas la peau lorsqu’il est ajouté aux produits cosmétiques de protection solaire. Par conséquent, il peut montrer la beauté naturelle de la peau. La transparence est l’un des indices importants du nano-TiO2 dans les cosmétiques de protection solaire. En fait, le nano-TiO 2 est transparent mais pas complètement transparent dans les cosmétiques de protection solaire, car le nano-TiO2 possède de petites particules, une grande surface spécifique et une énergie de surface extrêmement élevée, et il est facile de former des agrégats, affectant ainsi la dispersibilité et la transparence de produits.
2.4
Bonne résistance aux intempéries
Le Nano-TiO 2 pour les cosmétiques solaires nécessite une certaine résistance aux intempéries (notamment à la lumière). Étant donné que le nano-TiO2 contient de petites particules et une activité élevée, il générera des paires électron-trou après avoir absorbé les rayons ultraviolets, et certaines paires électron-trou migreront vers la surface, ce qui entraînera l'absorption d'oxygène atomique et de radicaux hydroxyles dans l'eau à la surface de nano-TiO2, qui a une forte capacité d'oxydation. Il provoquera une décoloration des produits et des odeurs dues à la décomposition des épices. Par conséquent, une ou plusieurs couches d’isolation transparentes, telles que de la silice, de l’alumine et de la zircone, doivent être appliquées sur la surface du nano-TiO2 pour inhiber son activité photochimique.
3. Types et tendances de développement du nano-TiO2
3.1
Poudre de Nano-TiO2
Les produits nano-TiO2 sont vendus sous forme de poudre solide, qui peut être divisée en poudre hydrophile et poudre lipophile selon les propriétés de surface du nano-TiO2. La poudre hydrophile est utilisée dans les cosmétiques à base d’eau, tandis que la poudre lipophile est utilisée dans les cosmétiques à base d’huile. Les poudres hydrophiles sont généralement obtenues par traitement de surface inorganique. La plupart de ces poudres de nano-TiO2 étrangères ont subi un traitement de surface particulier en fonction de leurs domaines d'application.
3.2
Couleur de peau nano TiO2
Étant donné que les particules de nano-TiO2 sont fines et faciles à diffuser la lumière bleue avec une longueur d'onde plus courte dans la lumière visible, lorsqu'elles sont ajoutées à des produits cosmétiques de protection solaire, la peau affichera un ton bleu et paraîtra en mauvaise santé. Afin de correspondre à la couleur de la peau, des pigments rouges tels que l'oxyde de fer sont souvent ajoutés aux formules cosmétiques à un stade précoce. Cependant, en raison de la différence de densité et de mouillabilité entre le nano-TiO2 _ 2 et l'oxyde de fer, des couleurs flottantes apparaissent souvent.
4. État de la production de nano-TiO2 en Chine
La recherche à petite échelle sur le nano-TiO2 _ 2 en Chine est très active et le niveau de recherche théorique a atteint le niveau avancé mondial, mais la recherche appliquée et la recherche en ingénierie sont relativement en retard et de nombreux résultats de recherche ne peuvent pas être transformés en produits industriels. La production industrielle de nano-TiO2 en Chine a débuté en 1997, soit plus de 10 ans après celle du Japon.
Deux raisons limitent la qualité et la compétitivité du marché des produits nano-TiO2 en Chine :
① La recherche technologique appliquée est à la traîne
La recherche sur les technologies d'application doit résoudre les problèmes liés à l'ajout de processus et d'évaluation des effets du nano-TiO2 dans un système composite. La recherche sur les applications du nano-TiO2 dans de nombreux domaines n'a pas été entièrement développée et la recherche dans certains domaines, tels que les cosmétiques de protection solaire, doit encore être approfondie. En raison du retard de la recherche technologique appliquée, les produits chinois nano-TiO2 _ 2 ne peut pas former de marques en série pour répondre aux exigences particulières de différents domaines.
② La technologie de traitement de surface du nano-TiO2 nécessite une étude plus approfondie
Le traitement de surface comprend le traitement de surface inorganique et le traitement de surface organique. La technologie de traitement de surface est composée d'une formule d'agent de traitement de surface, d'une technologie de traitement de surface et d'un équipement de traitement de surface.
5. Remarques finales
La transparence, les performances de protection contre les ultraviolets, la dispersibilité et la résistance à la lumière du nano-TiO2 dans les cosmétiques de protection solaire sont des indices techniques importants pour juger de sa qualité, et le processus de synthèse et la méthode de traitement de surface du nano-TiO2 sont la clé pour déterminer ces indices techniques.
Heure de publication : 04 juillet 2022