Confronto di filtri solari chimici e filtri solari fisici

L'assorbitore di ultravioletti è generalmente un composto organico con struttura aromatica o cromoforo. Il meccanismo principale dell'azione dell'assorbitore UV sta usando un sistema coniugato chiuso e facendo affidamento sulla transizione π-π * per assorbire i fotoni, quando i due orbitali molecolari π sono abbastanza vicini, vengono generati due orbitali molecolari degenerati, uno con alta energia e uno a bassa energia. In generale, l'assorbitore è foto-stabile e l'energia dopo l'assorbimento dei fotoni può generare il quantum di risonanza (principalmente) attraverso la risonanza molecolare o il rilascio mediante fluorescenza e fosforescenza, e l'isomerizzazione reversibile della molecola cambia l'assorbitore da uno stato eccitato a uno stato stazionario.

La struttura molecolare di DHHB ha una perfetta risonanza ed effetto di trasferimento di ioni idrogeno. Quando le molecole di DHHB assorbono la luce ultravioletta, l'energia viene assorbita attraverso il cambiamento della struttura dell'anello benzenico e degli ioni idrogeno adiacenti nella molecola e l'intera struttura molecolare verrà temporaneamente modificata. Dopo che la molecola rilascia lentamente l'energia, la struttura molecolare di DHHB ritorna al suo stato originale.

Diagramma di dispersione della protezione solare fisica

Il biossido di titanio e l'ossido di zinco sono due materiali fisici approvati per la protezione solare. L'uso di questi filtri solari fisici nei filtri solari è principalmente attraverso l'assorbimento per attenuare i raggi UV ed è sovrapposto da alcuni scattering. Come piccoli cristalli di particelle (10-100 nm), questi materiali sono semiconduttori con un'elevata energia di gap tra la banda di valenza e la banda di conduzione. Il gap di banda del cristallo sfuso è nell'intervallo di energia corrispondente a una lunghezza d'onda compresa tra 380 e 420 nm. Più piccole sono le particelle primarie, maggiore è l'energia del gap di banda e l'assorbimento della luce ultravioletta elevando gli elettroni dalla valenza alla banda di conduzione.

Entrambi questi componenti sono essenzialmente semiconduttori. Prendendo ad esempio il biossido di titanio, dopo essere stato eccitato dai raggi ultravioletti, è un semiconduttore di tipo N. Quando la luce ultravioletta con una lunghezza d'onda inferiore a 400 nm viene irradiata, gli elettroni sull'interstrato assorbono i raggi ultravioletti e sono eccitati per generare buchi di elettroni, in modo che il biossido di titanio abbia una funzione di assorbimento dei raggi ultravioletti.

Quindi, quando è la protezione solare fisica del biossido di nano-titanio, quando viene assorbita dal prodotto per la protezione solare, quando agisce come effetto di dispersione? Questo è legato alla sua dimensione delle particelle. Gli esperimenti hanno dimostrato che maggiore è la lunghezza d'onda della luce ultravioletta, la schermatura del biossido di nano-titanio dipende dal suo assorbimento. Quindi, è ipotizzabile che nella banda UVB, il biossido di titanio sia principalmente assorbimento, mentre nella banda UVA, il biossido di titanio nano è principalmente dispersivo. Pertanto, per ottenere una vasta gamma di protezione UV, sono necessari sia l'assorbimento che la dispersione, quindi esiste una dimensione ottimale delle particelle primarie di biossido di titanio, non il più piccolo possibile. Considerando l'agglomerato di biossido di nano-titanio, si ritiene generalmente che la dimensione ottimale delle particelle del biossido di titanio con schermatura ultravioletta sia di 20-50 nm. Naturalmente, la dimensione delle particelle è solo un indicatore della protezione solare fisica richiesta nello sviluppo di prodotti per la protezione solare e molti indicatori tecnici devono essere considerati.