护肤品理智选购指南

物理防晒剂,不仅仅是散射

现今防晒剂可以分为两大类,化学防晒剂物理防晒剂。从安全方面考虑,物理防晒剂是大家比较喜欢和认可的防晒成分,因为一般人们都会认为其是通过散射(反射)紫外线,达到隔离紫外线的作用,其实,物理防晒剂的作用,除了散射,还能吸收紫外线。

物理防晒剂包括二氧化钛和氧化锌。我们先以纳米二氧化钛为例来了解一下物理防晒剂散射原理。TIO2Scatter

我们在前文已得知,

紫外线本质上也就是电磁波,当紫外线作用到纳米级的TiO2粒子时,由于纳米二氧化钛粒子的尺寸小于紫外线波长,TiO2中的电子被迫振动,成为二次波源,向各个方向发射电磁波,这就是紫外线的散射。如果粒子的折射率越高,散射的光越强。因为用于化妆品中的二氧化钛为金红石型,折光率高达2.71,在常用白色颜料中是最高的,因此,纳米二氧化钛在防晒化妆品中散射紫外线的能力也很强。这也是大自然中那么多颜色,为何偏偏使用二氧化钛来作防晒剂的原因。

那么物理防晒剂为什么可以像化学防晒剂一样吸收呢?二氧化钛和氧化锌这两种成分本质上都是半导体。以二氧化钛为例,其受到紫外线的激发后,它是一种N型半导体,当波长小于400nm的紫外线照射时,介带上的电子可吸收紫外线而被激发,并生产电子-空穴。因而二氧化钛具有吸收紫外线的功能。

那么纳米二氧化钛这种物理防晒剂,在防晒产品中何时是起到吸收,何时时起到散射作用呢?这就与其粒径有关了。

纳米二氧化钛的原始粒径越小吸收紫外线能力越强。实验表明,紫外线的波长越长,纳米二氧化钛对它的屏蔽性取决于对它的散射能力;波长越短,对它的屏蔽性取决于其吸收力。因此,可以想像得到的是在UVB段,二氧化钛是以吸收为主,而在UVA段,纳米级二氧化钛是以散射为主。因此,要达到宽广范围的UV防护能力,吸收和散射都是需要的,于是就会有一个最佳的二氧化钛原始粒径,并不是越小越好。考虑纳米二氧化钛的团聚现象,一般认为,屏蔽紫外线的二氧化钛的最佳粒径在20~50nm。当然,粒径仅仅是防晒产品开发中要求物理防晒剂的一个指标,很多的技术指标更是需要考虑的。

当然,氧化锌屏蔽紫外线原理与此类同。

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