नैनो प्रौद्योगिकी और नैनो सामग्री: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में नैनोमीटर टाइटेनियम डाइऑक्साइड

नैनो प्रौद्योगिकी और नैनो सामग्री: सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में नैनोमीटर टाइटेनियम डाइऑक्साइड

उद्धरण शब्द

सूर्य द्वारा उत्सर्जित किरणों में से लगभग 5% में 400 एनएम से कम तरंगदैर्घ्य वाली पराबैंगनी किरणें होती हैं। सूर्य के प्रकाश में पराबैंगनी किरणों को निम्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: 320 एनएम ~ 400 एनएम तरंगदैर्घ्य वाली लंबी तरंग वाली पराबैंगनी किरणें, जिन्हें ए-प्रकार की पराबैंगनी किरणें (यूवीए) कहा जाता है; 290 एनएम से 320 एनएम तरंगदैर्घ्य वाली मध्यम तरंग वाली पराबैंगनी किरणों को बी-प्रकार की पराबैंगनी किरणें (यूवीबी) कहा जाता है और 200 एनएम से 290 एनएम तरंगदैर्घ्य वाली लघु तरंग वाली पराबैंगनी किरणों को सी-प्रकार की पराबैंगनी किरणें कहा जाता है।

अपनी छोटी तरंगदैर्ध्य और उच्च ऊर्जा के कारण, पराबैंगनी किरणों में बहुत विनाशकारी शक्ति होती है, जो लोगों की त्वचा को नुकसान पहुंचा सकती है, सूजन या सनबर्न का कारण बन सकती है और गंभीर रूप से त्वचा कैंसर पैदा कर सकती है। यूवीबी त्वचा की सूजन और सनबर्न का मुख्य कारण है।

1. नैनो TiO2 के साथ पराबैंगनी किरणों को परिरक्षित करने का सिद्धांत

TiO_2 एक N-प्रकार अर्धचालक है। सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में इस्तेमाल किए जाने वाले नैनो-TiO_2 का क्रिस्टल रूप आम तौर पर रूटाइल होता है, और इसकी निषिद्ध बैंड चौड़ाई 3.0 eV होती है। जब 400nm से कम तरंग दैर्ध्य वाली UV किरणें TiO_2 को विकिरणित करती हैं, तो वैलेंस बैंड पर इलेक्ट्रॉन UV किरणों को अवशोषित कर सकते हैं और चालन बैंड में उत्तेजित हो सकते हैं, और इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े एक ही समय में उत्पन्न होते हैं, इसलिए TiO_2 में UV किरणों को अवशोषित करने का कार्य होता है। छोटे कण आकार और असंख्य अंशों के साथ, यह पराबैंगनी किरणों को अवरुद्ध या अवरोधित करने की संभावना को बहुत बढ़ा देता है।

2. सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में नैनो-TiO2 की विशेषताएं

2.1

उच्च UV परिरक्षण दक्षता

सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स की पराबैंगनी परिरक्षण क्षमता को सूर्य संरक्षण कारक (एसपीएफ मूल्य) द्वारा व्यक्त किया जाता है, और एसपीएफ मूल्य जितना अधिक होगा, सनस्क्रीन प्रभाव उतना ही बेहतर होगा। सनस्क्रीन उत्पादों के साथ लेपित त्वचा के लिए सबसे कम पता लगाने योग्य एरिथेमा का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का अनुपात सनस्क्रीन उत्पादों के बिना त्वचा के लिए समान डिग्री के एरिथेमा का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से है।

चूंकि नैनो-TiO2 पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है और उन्हें बिखेरता है, इसलिए इसे देश और विदेश में सबसे आदर्श भौतिक सनस्क्रीन माना जाता है। सामान्य तौर पर, नैनो-TiO2 की UVB को ढालने की क्षमता नैनो-ZnO से 3-4 गुना अधिक होती है।

2.2

उपयुक्त कण आकार सीमा

नैनो-TiO2 की पराबैंगनी परिरक्षण क्षमता इसकी अवशोषण क्षमता और बिखराव क्षमता से निर्धारित होती है। नैनो-TiO2 का मूल कण आकार जितना छोटा होगा, पराबैंगनी अवशोषण क्षमता उतनी ही मजबूत होगी। रेले के प्रकाश प्रकीर्णन के नियम के अनुसार, विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाली पराबैंगनी किरणों के लिए नैनो-TiO2 की अधिकतम प्रकीर्णन क्षमता के लिए एक इष्टतम मूल कण आकार होता है। प्रयोगों से यह भी पता चलता है कि पराबैंगनी किरणों की तरंग दैर्ध्य जितनी लंबी होती है, नैनो-TiO2 की परिरक्षण क्षमता इसकी प्रकीर्णन क्षमता पर अधिक निर्भर करती है; तरंग दैर्ध्य जितनी छोटी होती है, उतनी ही इसकी परिरक्षण इसकी अवशोषण क्षमता पर निर्भर करती है।

2.3

उत्कृष्ट फैलाव और पारदर्शिता

नैनो-TiO2 का मूल कण आकार 100 एनएम से कम है, जो दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत कम है। सैद्धांतिक रूप से, नैनो-TiO2 पूरी तरह से फैलने पर दृश्य प्रकाश संचारित कर सकता है, इसलिए यह पारदर्शी है। नैनो-TiO2 की पारदर्शिता के कारण, यह सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में जोड़े जाने पर त्वचा को नहीं ढकेगा। इसलिए, यह प्राकृतिक त्वचा सौंदर्य दिखा सकता है। पारदर्शिता सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में नैनो-TiO2 के महत्वपूर्ण सूचकांकों में से एक है। वास्तव में, नैनो-TiO2 सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में पारदर्शी है लेकिन पूरी तरह से पारदर्शी नहीं है, क्योंकि नैनो-TiO2 में छोटे कण, बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र और अत्यधिक उच्च सतह ऊर्जा होती है, और यह समुच्चय बनाने में आसान होता है, इस प्रकार उत्पादों की फैलाव और पारदर्शिता को प्रभावित करता है।

2.4

अच्छा मौसम प्रतिरोध

सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स के लिए नैनो-TiO2 को कुछ मौसम प्रतिरोध (विशेष रूप से प्रकाश प्रतिरोध) की आवश्यकता होती है। क्योंकि नैनो-TiO2 में छोटे कण और उच्च गतिविधि होती है, यह पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करने के बाद इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े उत्पन्न करेगा, और कुछ इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े सतह पर चले जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप नैनो-TiO2 की सतह पर अवशोषित पानी में परमाणु ऑक्सीजन और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स होंगे, जिसमें मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता है। यह मसालों के अपघटन के कारण उत्पादों के रंग और गंध का कारण बनेगा। इसलिए, सिलिका, एल्यूमिना और ज़िरकोनिया जैसी एक या अधिक पारदर्शी अलगाव परतों को नैनो-TiO2 की सतह पर लेपित किया जाना चाहिए ताकि इसकी फोटोकैमिकल गतिविधि को बाधित किया जा सके।

3. नैनो-TiO2 के प्रकार और विकास के रुझान

3.1

नैनो-TiO2 पाउडर

नैनो-TiO2 उत्पादों को ठोस पाउडर के रूप में बेचा जाता है, जिसे नैनो-TiO2 के सतही गुणों के अनुसार हाइड्रोफिलिक पाउडर और लिपोफिलिक पाउडर में विभाजित किया जा सकता है। हाइड्रोफिलिक पाउडर का उपयोग पानी आधारित सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाता है, जबकि लिपोफिलिक पाउडर का उपयोग तेल आधारित सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाता है। हाइड्रोफिलिक पाउडर आम तौर पर अकार्बनिक सतह उपचार द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। इनमें से अधिकांश विदेशी नैनो-TiO2 पाउडर अपने अनुप्रयोग क्षेत्रों के अनुसार विशेष सतह उपचार से गुज़रे हैं।

3.2

त्वचा का रंग नैनो TiO2

क्योंकि नैनो-TiO2 कण छोटे होते हैं और दृश्य प्रकाश में कम तरंगदैर्ध्य के साथ नीली रोशनी को बिखेरना आसान होता है, जब इसे सनस्क्रीन कॉस्मेटिक्स में जोड़ा जाता है, तो त्वचा नीली टोन दिखाएगी और अस्वस्थ दिखेगी। त्वचा के रंग से मेल खाने के लिए, आयरन ऑक्साइड जैसे लाल रंगद्रव्य को अक्सर शुरुआती चरण में कॉस्मेटिक फ़ार्मुलों में जोड़ा जाता है। हालाँकि, नैनो-TiO2 _ 2 और आयरन ऑक्साइड के बीच घनत्व और गीलापन में अंतर के कारण, अक्सर फ़्लोटिंग रंग होते हैं।

4. चीन में नैनो-TiO2 के उत्पादन की स्थिति

चीन में नैनो-TiO2_2 पर छोटे पैमाने पर अनुसंधान बहुत सक्रिय है, और सैद्धांतिक अनुसंधान स्तर दुनिया के उन्नत स्तर पर पहुंच गया है, लेकिन लागू अनुसंधान और इंजीनियरिंग अनुसंधान अपेक्षाकृत पिछड़े हुए हैं, और कई शोध परिणामों को औद्योगिक उत्पादों में नहीं बदला जा सकता है। चीन में नैनो-TiO2 का औद्योगिक उत्पादन 1997 में शुरू हुआ, जो जापान की तुलना में 10 साल से अधिक समय बाद हुआ।

चीन में नैनो-TiO2 उत्पादों की गुणवत्ता और बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता को सीमित करने वाले दो कारण हैं:

① अनुप्रयुक्त प्रौद्योगिकी अनुसंधान पिछड़ा हुआ है

अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी अनुसंधान को समग्र प्रणाली में नैनो-TiO2 की प्रक्रिया और प्रभाव मूल्यांकन को जोड़ने की समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है। कई क्षेत्रों में नैनो-TiO2 के अनुप्रयोग अनुसंधान को पूरी तरह से विकसित नहीं किया गया है, और कुछ क्षेत्रों में अनुसंधान, जैसे सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधन, को अभी भी गहरा करने की आवश्यकता है। लागू प्रौद्योगिकी अनुसंधान के पिछड़ने के कारण, चीन के नैनो-TiO2 _ 2 उत्पाद विभिन्न क्षेत्रों की विशेष आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सीरियल ब्रांड नहीं बना सकते हैं।

② नैनो-TiO2 की सतह उपचार तकनीक पर आगे अध्ययन की आवश्यकता है

सतह उपचार में अकार्बनिक सतह उपचार और कार्बनिक सतह उपचार शामिल हैं। सतह उपचार प्रौद्योगिकी सतह उपचार एजेंट सूत्र, सतह उपचार प्रौद्योगिकी और सतह उपचार उपकरण से बना है।

5. समापन टिप्पणी

सनस्क्रीन सौंदर्य प्रसाधनों में नैनो-TiO2 की पारदर्शिता, पराबैंगनी परिरक्षण प्रदर्शन, फैलाव और प्रकाश प्रतिरोध इसकी गुणवत्ता का न्याय करने के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी सूचकांक हैं, और नैनो-TiO2 की संश्लेषण प्रक्रिया और सतह उपचार विधि इन तकनीकी सूचकांकों को निर्धारित करने की कुंजी हैं।