Nanotechnologia et Nanomateria: Nanometrum Titanium Dioxidum in Cosmeticis Cremoris Solaris
Verba citata
Circiter 5% radiorum a sole emissi radios ultravioletos habent, quorum longitudo undae est ≤400 nm. Radii ultravioleti in sole dividi possunt in: radios ultravioletos undae longae, quorum longitudo undae est 320 nm ~ 400 nm, qui radii ultravioleti generis A (UVA) appellantur; radii ultravioleti undae mediae, quorum longitudo undae est 290 nm ad 320 nm, radii ultravioleti generis B (UVB) appellantur; et radii ultravioleti undae brevis, quorum longitudo undae est 200 nm ad 290 nm, radii ultravioleti generis C appellantur.
Propter brevem longitudinem undae et magnam energiam, radii ultraviolacei magnam vim destructivam habent, quae cutem hominum laedere, inflammationem vel adustionem solis causare, et graviter cancrum cutis producere possunt. UVB est causa principalis inflammationis cutis et adustionis solis causans.
1. principium radiorum ultraviolorum nano TiO2 protegendorum
TiO₂ est semiconductor generis N. Forma crystallina nano-TiO₂, in cosmeticis solaris adhibita, plerumque rutila est, et latitudo eius zonae prohibitae 3.0 eV est. Cum radii UV longitudine undae minore quam 400 nm TiO₂ irradiant, electrones in zona valentiae radios UV absorbere et ad zonam conductionis excitari possunt, et paria electronum-foraminis simul generantur, ita TiO₂ munus radios UV absorbendi habet. Propter parvam magnitudinem particularum et numerosas fractiones, hoc probabilitatem obstruendi vel intercipiendi radios ultraviolaceae valde auget.
2. Proprietates nano-TiO2 in cosmeticis solaris
2.1
Alta efficacia protectionis UV
Capacitas tutelae ultraviolacea cosmeticorum solaris per factorem protectionis solaris (valorem SPF) exprimitur, et quo altior valor SPF, eo melior effectus solaris. Proportio energiae necessariae ad minimum erythema detectabile producendum in cute solaris tecta ad energiam necessariam ad erythema eiusdem gradus producendum in cute sine solaris tectis.
Cum nano-TiO2 radios ultraviolaceos absorbeat et dispergat, pro optima protectione physica contra solem, sive domi sive in terris, habetur. In genere, facultas nano-TiO2 ad radios ultraviolaceos (UVB) protegendos ter vel quater maior est quam nano-ZnO.
2.2
Idonea magnitudinis particularum series
Vis ultravioleta nano-TiO2 protegendi ab eius facultate absorptionis et facultate dispersionis determinatur. Quo minor magnitudo particularum originalium nano-TiO2, eo maior facultas absorptionis ultravioletae. Secundum legem Rayleigh de dispersione lucis, magnitudo particularum originalium optima existit ad maximam facultatem dispersionis nano-TiO2 ad radios ultravioletas cum diversis longitudinibus undarum. Experimenta etiam ostendunt quo maior longitudo undae radiorum ultravioletarum, vim protegendi nano-TiO2 magis a facultate dispersionis pendere; quo brevior longitudo undae, eo magis eius protectio a facultate absorptionis pendet.
2.3
Excellens dispersibilitatis et perspicuitas
Magnitudo particularum nano-TiO2 originalis infra 100 nm est, multo minor quam longitudo undae lucis visibilis. Theoretice, nano-TiO2 lucem visibilem transmittere potest cum plene dispersum est, itaque pellucidum est. Propter pelluciditatem nano-TiO2, cutem non teget cum in cosmetica solaris additur. Ergo, pulchritudinem naturalem cutis ostendere potest. Pelluciditas unus ex indicibus magni momenti nano-TiO2 in cosmeticis solaris est. Re vera, nano-TiO2 pellucidum est, sed non omnino pellucidum in cosmeticis solaris, quia nano-TiO2 particulas parvas, aream superficialem specificam magnam et energiam superficialem altissimam habet, et facile aggregata formare potest, ita dispersibilitatem et pelluciditatem productorum afficiens.
2.4
Bona resistentia tempestatum
Nano-TiO2 ad usum cosmeticorum solaris destinatorum certam resistentiam contra intemperies (praesertim resistentiam contra lucem) requirit. Quia nano-TiO2 particulas parvas et magnam activitatem habet, paria electronum et foraminum post absorptionem radiorum ultraviolaceorum generabit, et quaedam paria electronum et foraminum ad superficiem migrabunt, unde oxygenium atomicum et radicalia hydroxylica in aqua ad superficiem nano-TiO2 adsorpta efficientur, quae vim oxidationis validam habet. Decolorationem productorum et odorem propter decompositionem aromatum causabit. Ergo, una vel plura strata isolationis pellucida, ut silica, alumina et zirconia, superficiei nano-TiO2 tegi debent ut eius activitatem photochemicam inhibeant.
3. Genera et inclinationes progressionis nano-TiO2
3.1
Pulvis Nano-TiO2
Producta nano-TiO2 in forma pulveris solidi venduntur, qui secundum proprietates superficiales nano-TiO2 in pulveres hydrophilicos et lipophilicos dividi potest. Pulvis hydrophilicus in cosmeticis aquosis, lipophilicus autem in cosmeticis oleosis adhibetur. Pulveres hydrophilici plerumque per tractationem superficialem inorganicam obtinentur. Plerique horum pulverum nano-TiO2 externorum tractationem superficialem specialem secundum campos applicationis subierunt.
3.2
Color cutis nano TiO2
Quia particulae nano-TiO2 tenues sunt et facile lucem caeruleam brevioris longitudinis undae in luce visibili dispergunt, cum in cosmetica solaris adduntur, cutis caeruleum colorem ostendet et insalubris aspectu apparet. Ut colori cutis respondeat, pigmenta rubra, ut oxidum ferri, saepe in primo stadio formulis cosmeticis adduntur. Attamen, propter differentiam densitatis et humectabilitatis inter nano-TiO2_2 et oxidum ferri, colores fluctuantes saepe fiunt.
4. Status productionis nano-TiO2 in Sinis
Investigationes parvae scalae de nano-TiO2_2 in Sinis valde activae sunt, et gradus investigationis theoreticae ad gradum provectum mundanum pervenit, sed investigatio applicata et investigatio machinalis relative retrorsum est, et multae investigationum eventus in producta industrialia transformari non possunt. Productio industrialis nano-TiO2 in Sinis anno 1997 coepit, plus quam decem annis serius quam in Iaponia.
Duae sunt causae quae qualitatem et aemulationem mercatus productorum nano-TiO2 in Sinis restringunt:
① Investigatio technologiae applicatae posthac deficit
Investigatio technologiae applicationis problemata addendae processus et aestimationis effectus nano-TiO2 in systema compositum solvere debet. Investigatio applicationis nano-TiO2 in multis campis nondum plene evoluta est, et investigatio in quibusdam campis, ut in cosmeticis contra solem, adhuc profundior fieri debet. Ob moram in investigatione technologiae applicatae, producta Sinarum nano-TiO2_2 notas seriales formare non possunt ut requisitis specialibus variorum camporum satisfaciant.
② Technologia tractationis superficialis nano-TiO2 ulteriore studio eget.
Curatio superficierum curationem superficierum inorganicam et curationem superficierum organicam comprehendit. Technologia curationis superficierum constat ex formula agentis curationis superficierum, technologia curationis superficierum, et apparatu curationis superficierum.
5. Conclusiones
Perspicuitas, protectio contra radios ultraviolarios, dispersibilitates, et resistentia lucis nano-TiO2 in cosmeticis solaris sunt indices technici magni momenti ad qualitatem eius iudicandam, et processus synthesis et methodus tractationis superficialis nano-TiO2 sunt claves ad hos indices technicos determinandos.
Tempus publicationis: IV Iul. MMXXII