Comparação de protetores solares químicos e protetores solares físicos

O absorvente ultravioleta é geralmente um composto orgânico com estrutura aromática ou estrutura cromóforo. O mecanismo principal da ação do absorvedor de UV é usar um sistema conjugado fechado e contar com a transição π-π * para absorver fótons, quando os dois orbitais moleculares π estão próximos o suficiente, dois orbitais moleculares degenerados são gerados, um com alta energia e um com baixa energia. Em geral, o absorvedor é fotoestável e a energia após a absorção de fótons pode gerar ressonância quântica (principalmente) através de ressonância molecular ou liberação por fluorescência e fosforescência, e a isomerização reversível da molécula altera o absorvedor de um estado excitado para estado estacionário.

A estrutura molecular do DHHB possui perfeita ressonância e efeito de transferência de íons de hidrogênio. Quando as moléculas de DHHB absorvem a luz ultravioleta, a energia é absorvida através da mudança da estrutura do anel de benzeno e os íons de hidrogênio adjacentes na molécula e toda a estrutura molecular será temporariamente alterada. Depois que a molécula libera lentamente a energia, a estrutura molecular do DHHB retorna ao seu estado original.

Diagrama físico de espalhamento de protetor solar

O dióxido de titânio e o óxido de zinco são dois materiais físicos aprovados para proteção solar. O uso destes filtros solares físicos em filtros solares é principalmente através da absorção para atenuar os raios UV e é sobreposto por algum espalhamento. Como cristais de partículas pequenas (10-100 nm), estes materiais são semicondutores que possuem uma energia de gap de alta banda entre a banda de valência e a banda de condução. O intervalo de bandas do cristal a granel está na faixa de energia correspondente a um comprimento de onda entre 380 e 420 nm. Quanto menores forem as partículas primárias, maior será a energia do gap band e a absorção da luz ultravioleta elevando os elétrons da valência para a banda de condução.

Ambos os componentes são essencialmente semicondutores. Tomando o dióxido de titânio como exemplo, depois de ser excitado pelos raios ultravioleta, é um semicondutor tipo-N. Quando a luz ultravioleta com um comprimento de onda inferior a 400 nm é irradiada, os elétrons na camada intermediária absorvem os raios ultravioleta e são excitados para gerar buracos de elétrons, de modo que o dióxido de titânio tem a função de absorver os raios ultravioleta.

Então, quando é o filtro solar físico do dióxido de nano-titânio, quando é absorvido no filtro solar, quando ele age como um efeito de dispersão? Isso está relacionado ao tamanho das partículas. Experiências mostraram que quanto maior o comprimento de onda da luz ultravioleta, a proteção do dióxido de nano-titânio depende da sua absorção. Assim, é concebível que, na banda UVB, o dióxido de titânio seja principalmente absorvido, enquanto que na banda UVA, o dióxido de nano-titânio é principalmente de espalhamento. Portanto, para alcançar uma ampla gama de proteção UV, tanto a absorção quanto o espalhamento são necessários, portanto, existe um tamanho de partícula primário ideal de dióxido de titânio, não tão pequeno quanto possível. Considerando a aglomeração do dióxido de nano-titânio, acredita-se geralmente que o tamanho de partícula ideal do dióxido de titânio de proteção ultravioleta é 20-50 nm. É claro que o tamanho das partículas é apenas um indicador do filtro solar físico necessário para o desenvolvimento de filtros solares e muitos indicadores técnicos precisam ser considerados.