નેનોટેકનોલોજી અને નેનોમટીરિયલ્સ: સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનોમીટર ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ

નેનોટેકનોલોજી અને નેનોમટીરિયલ્સ: સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનોમીટર ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ

શબ્દોનો ઉલ્લેખ કરો

સૂર્ય દ્વારા પ્રસારિત થતા લગભગ 5% કિરણોમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો હોય છે જેની તરંગલંબાઇ ≤400 nm હોય છે. સૂર્યપ્રકાશમાં રહેલા અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને આમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: 320 nm~400 nm ની તરંગલંબાઇવાળા લાંબા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, જેને A-પ્રકારના અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો (UVA) કહેવાય છે; 290 nm થી 320 nm ની તરંગલંબાઇવાળા મધ્યમ-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને B-પ્રકારના અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો (UVB) અને 200 nm થી 290 nm ની તરંગલંબાઇવાળા ટૂંકા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને C-પ્રકારના અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો કહેવામાં આવે છે.

તેની ટૂંકી તરંગલંબાઇ અને ઉચ્ચ ઉર્જાને કારણે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોમાં ખૂબ જ વિનાશક શક્તિ હોય છે, જે લોકોની ત્વચાને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, બળતરા અથવા સનબર્નનું કારણ બની શકે છે અને ગંભીર રીતે ત્વચા કેન્સરનું કારણ બની શકે છે. યુવીબી એ ત્વચાની બળતરા અને સનબર્નનું મુખ્ય પરિબળ છે.

1. નેનો TiO2 વડે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને રક્ષણ આપવાનો સિદ્ધાંત

TiO _ 2 એ N-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર છે. સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં વપરાતા નેનો-TiO _ 2 નું સ્ફટિક સ્વરૂપ સામાન્ય રીતે રૂટાઇલ હોય છે, અને તેની પ્રતિબંધિત બેન્ડ પહોળાઈ 3.0 eV હોય છે. જ્યારે 400nm કરતા ઓછી તરંગલંબાઇવાળા યુવી કિરણો TiO _ 2 ને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે વેલેન્સ બેન્ડ પરના ઇલેક્ટ્રોન યુવી કિરણોને શોષી શકે છે અને વહન બેન્ડ માટે ઉત્તેજિત થઈ શકે છે, અને તે જ સમયે ઇલેક્ટ્રોન-છિદ્ર જોડીઓ ઉત્પન્ન થાય છે, તેથી TiO _ 2 માં યુવી કિરણોને શોષવાનું કાર્ય છે. નાના કણોના કદ અને અસંખ્ય અપૂર્ણાંકો સાથે, આ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને અવરોધિત કરવાની અથવા અટકાવવાની સંભાવનાને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે.

2. સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનો-TiO2 ની લાક્ષણિકતાઓ

૨.૧

ઉચ્ચ યુવી રક્ષણ કાર્યક્ષમતા

સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સની અલ્ટ્રાવાયોલેટ રક્ષણ ક્ષમતા સૂર્ય સુરક્ષા પરિબળ (SPF મૂલ્ય) દ્વારા વ્યક્ત થાય છે, અને SPF મૂલ્ય જેટલું ઊંચું હશે, સનસ્ક્રીન અસર એટલી જ સારી હશે. સનસ્ક્રીન ઉત્પાદનોથી કોટેડ ત્વચા માટે સૌથી ઓછી શોધી શકાય તેવી એરિથેમા ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા અને સનસ્ક્રીન ઉત્પાદનો વિના ત્વચા માટે સમાન ડિગ્રીના એરિથેમા ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી ઊર્જાનો ગુણોત્તર.

નેનો-TiO2 અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને શોષી લે છે અને ફેલાવે છે, તેથી તેને દેશ અને વિદેશમાં સૌથી આદર્શ ભૌતિક સનસ્ક્રીન માનવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, નેનો-TiO2 ની UVB ને સુરક્ષિત રાખવાની ક્ષમતા નેનો-ZnO કરતા 3-4 ગણી વધારે છે.

૨.૨

યોગ્ય કણ કદ શ્રેણી

નેનો-TiO2 ની અલ્ટ્રાવાયોલેટ રક્ષણ ક્ષમતા તેની શોષણ ક્ષમતા અને સ્કેટરિંગ ક્ષમતા દ્વારા નક્કી થાય છે. નેનો-TiO2 નું મૂળ કણ કદ જેટલું નાનું હશે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ શોષણ ક્ષમતા તેટલી જ મજબૂત હશે. રેલેના પ્રકાશ સ્કેટરિંગના નિયમ અનુસાર, વિવિધ તરંગલંબાઇવાળા અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો સામે નેનો-TiO2 ની મહત્તમ સ્કેટરિંગ ક્ષમતા માટે શ્રેષ્ઠ મૂળ કણ કદ છે. પ્રયોગો એ પણ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની તરંગલંબાઇ જેટલી લાંબી હશે, નેનો-TiO 2 ની રક્ષણ ક્ષમતા તેની સ્કેટરિંગ ક્ષમતા પર વધુ આધાર રાખે છે; તરંગલંબાઇ જેટલી ટૂંકી હશે, તેનું રક્ષણ તેની શોષણ ક્ષમતા પર વધુ આધાર રાખે છે.

૨.૩

ઉત્તમ વિક્ષેપનક્ષમતા અને પારદર્શિતા

નેનો-TiO2 નું મૂળ કણ કદ 100 nm થી ઓછું છે, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણું ઓછું છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, નેનો-TiO2 સંપૂર્ણપણે વિખેરાઈ જાય ત્યારે દૃશ્યમાન પ્રકાશનું પ્રસારણ કરી શકે છે, તેથી તે પારદર્શક છે. નેનો-TiO2 ની પારદર્શિતાને કારણે, સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યારે તે ત્વચાને ઢાંકશે નહીં. તેથી, તે કુદરતી ત્વચાની સુંદરતા બતાવી શકે છે. સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં પારદર્શિતા નેનો-TiO2 ના મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકોમાંનું એક છે. હકીકતમાં, નેનો-TiO2 પારદર્શક છે પરંતુ સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં સંપૂર્ણપણે પારદર્શક નથી, કારણ કે નેનો-TiO2 માં નાના કણો, મોટા ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને અત્યંત ઊંચી સપાટી ઊર્જા હોય છે, અને તે સમૂહ બનાવવાનું સરળ છે, આમ ઉત્પાદનોની વિખેરાઈ અને પારદર્શિતાને અસર કરે છે.

૨.૪

સારો હવામાન પ્રતિકાર

સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સ માટે નેનો-ટીઆઈઓ 2 ને ચોક્કસ હવામાન પ્રતિકાર (ખાસ કરીને પ્રકાશ પ્રતિકાર) ની જરૂર પડે છે. કારણ કે નેનો-ટીઆઈઓ 2 માં નાના કણો અને ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ હોય છે, તે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોને શોષ્યા પછી ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓ ઉત્પન્ન કરશે, અને કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓ સપાટી પર સ્થળાંતર કરશે, જેના પરિણામે નેનો-ટીઆઈઓ 2 ની સપાટી પર શોષાયેલા પાણીમાં અણુ ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ બનશે, જેમાં મજબૂત ઓક્સિડેશન ક્ષમતા છે. તે મસાલાના વિઘટનને કારણે ઉત્પાદનોના વિકૃતિકરણ અને ગંધનું કારણ બનશે. તેથી, સિલિકા, એલ્યુમિના અને ઝિર્કોનિયા જેવા એક અથવા વધુ પારદર્શક આઇસોલેશન સ્તરો, તેની ફોટોકેમિકલ પ્રવૃત્તિને રોકવા માટે નેનો-ટીઆઈઓ 2 ની સપાટી પર કોટેડ હોવા જોઈએ.

૩. નેનો-TiO2 ના પ્રકારો અને વિકાસ વલણો

૩.૧

નેનો-TiO2 પાવડર

નેનો-TiO2 ઉત્પાદનો ઘન પાવડરના રૂપમાં વેચાય છે, જેને નેનો-TiO2 ના સપાટી ગુણધર્મો અનુસાર હાઇડ્રોફિલિક પાવડર અને લિપોફિલિક પાવડરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. હાઇડ્રોફિલિક પાવડરનો ઉપયોગ પાણી આધારિત સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં થાય છે, જ્યારે લિપોફિલિક પાવડરનો ઉપયોગ તેલ આધારિત સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં થાય છે. હાઇડ્રોફિલિક પાવડર સામાન્ય રીતે અકાર્બનિક સપાટી સારવાર દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. આમાંથી મોટાભાગના વિદેશી નેનો-TiO2 પાવડર તેમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અનુસાર ખાસ સપાટી સારવારમાંથી પસાર થયા છે.

૩.૨

ત્વચા રંગ નેનો TiO2

નેનો-TiO2 કણો બારીક હોય છે અને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં ઓછી તરંગલંબાઇ સાથે વાદળી પ્રકાશ ફેલાવવામાં સરળ હોય છે, તેથી જ્યારે સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે ત્વચા વાદળી રંગ બતાવશે અને બિનઆરોગ્યપ્રદ દેખાશે. ત્વચાના રંગને મેચ કરવા માટે, પ્રારંભિક તબક્કામાં આયર્ન ઓક્સાઇડ જેવા લાલ રંગદ્રવ્યો ઘણીવાર કોસ્મેટિક ફોર્મ્યુલામાં ઉમેરવામાં આવે છે. જો કે, નેનો-TiO2 _ 2 અને આયર્ન ઓક્સાઇડ વચ્ચે ઘનતા અને ભીનાશમાં તફાવતને કારણે, ફ્લોટિંગ રંગો ઘણીવાર જોવા મળે છે.

4. ચીનમાં નેનો-TiO2 ની ઉત્પાદન સ્થિતિ

ચીનમાં નેનો-TiO2 _ 2 પર નાના પાયે સંશોધન ખૂબ જ સક્રિય છે, અને સૈદ્ધાંતિક સંશોધન સ્તર વિશ્વના અદ્યતન સ્તરે પહોંચી ગયું છે, પરંતુ લાગુ સંશોધન અને એન્જિનિયરિંગ સંશોધન પ્રમાણમાં પછાત છે, અને ઘણા સંશોધન પરિણામોને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત કરી શકાતા નથી. ચીનમાં નેનો-TiO2 નું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન 1997 માં શરૂ થયું, જે જાપાન કરતા 10 વર્ષ પછી હતું.

ચીનમાં નેનો-TiO2 ઉત્પાદનોની ગુણવત્તા અને બજાર સ્પર્ધાત્મકતાને મર્યાદિત કરતા બે કારણો છે:

① એપ્લાઇડ ટેકનોલોજી સંશોધન પાછળ છે

એપ્લિકેશન ટેકનોલોજી સંશોધન માટે સંયુક્ત પ્રણાલીમાં નેનો-TiO2 ની પ્રક્રિયા અને અસર મૂલ્યાંકન ઉમેરવાની સમસ્યાઓનો ઉકેલ લાવવાની જરૂર છે. ઘણા ક્ષેત્રોમાં નેનો-TiO2 ના એપ્લિકેશન સંશોધન સંપૂર્ણપણે વિકસિત થયું નથી, અને સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સ જેવા કેટલાક ક્ષેત્રોમાં સંશોધનને હજુ પણ વધુ ઊંડાણપૂર્વક વધારવાની જરૂર છે. એપ્લાઇડ ટેકનોલોજી સંશોધનના વિલંબને કારણે, ચીનના નેનો-TiO2 _ 2 ઉત્પાદનો વિવિધ ક્ષેત્રોની વિશેષ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે સીરીયલ બ્રાન્ડ બનાવી શકતા નથી.

② નેનો-TiO2 ની સપાટી સારવાર ટેકનોલોજીનો વધુ અભ્યાસ કરવાની જરૂર છે.

સપાટીની સારવારમાં અકાર્બનિક સપાટીની સારવાર અને કાર્બનિક સપાટીની સારવારનો સમાવેશ થાય છે. સપાટીની સારવાર તકનીક સપાટીની સારવાર એજન્ટ ફોર્મ્યુલા, સપાટીની સારવાર તકનીક અને સપાટીની સારવાર સાધનોથી બનેલી છે.

૫. સમાપન ટિપ્પણીઓ

સનસ્ક્રીન કોસ્મેટિક્સમાં નેનો-TiO2 ની પારદર્શિતા, અલ્ટ્રાવાયોલેટ શિલ્ડિંગ કામગીરી, વિખેરવાની ક્ષમતા અને પ્રકાશ પ્રતિકાર તેની ગુણવત્તા નક્કી કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ તકનીકી સૂચકાંકો છે, અને નેનો-TiO2 ની સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા અને સપાટી સારવાર પદ્ધતિ આ તકનીકી સૂચકાંકો નક્કી કરવા માટે ચાવીરૂપ છે.