Comparaison des écrans solaires chimiques et des écrans solaires physiques

L'absorbeur d'ultraviolets est généralement un composé organique à structure aromatique ou à structure chromophore. Le mécanisme principal de l’action de l’absorbeur UV consiste à utiliser un système conjugué fermé et à s’appuyer sur la transition π-π * pour absorber les photons. Lorsque les deux orbitales moléculaires n sont suffisamment proches, deux orbitales moléculaires dégénérées sont générées, l’une à haute énergie un avec peu d'énergie. En général, l'absorbeur est photo-stable et l'énergie après l'absorption des photons peut générer une résonance quantique (principalement) par résonance moléculaire ou par libération par fluorescence et phosphorescence, et l'isomérisation réversible de la molécule fait passer l'absorbeur d'un état excité à un état stationnaire.

La structure moléculaire de DHHB a une résonance parfaite et un effet de transfert des ions hydrogène. Lorsque les molécules de DHHB absorbent la lumière ultraviolette, l'énergie est absorbée par le changement de structure cyclique du benzène et d'ions hydrogène adjacents dans la molécule et la structure moléculaire complète sera temporairement modifiée. Une fois que la molécule libère lentement l'énergie, la structure moléculaire de DHHB revient à son état d'origine.

Diagramme de diffusion de protection solaire physique

Le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc sont deux matériaux de protection solaire physiques approuvés. L'utilisation de ces écrans solaires physiques dans les écrans solaires consiste principalement en une absorption visant à atténuer les rayons UV et se superpose à une certaine dispersion. En tant que cristaux de petites particules (10-100 nm), ces matériaux sont des semi-conducteurs ayant une énergie de bande interdite élevée entre la bande de valence et la bande de conduction. La bande interdite du cristal en vrac se situe dans la plage d'énergie correspondant à une longueur d'onde comprise entre 380 et 420 nm. Plus les particules primaires sont petites, plus l’énergie de la bande interdite et l’absorption de la lumière ultraviolette sont élevées en élevant les électrons de la valence à la bande de conduction.

Ces deux composants sont essentiellement des semi-conducteurs. Le dioxyde de titane, par exemple, après avoir été excité par les rayons ultraviolets, est un semi-conducteur de type N. Lorsque des rayons ultraviolets d’une longueur d’onde inférieure à 400 nm sont irradiés, les électrons de l’intercalaire absorbent les rayons ultraviolets et sont excités pour générer des trous pour électrons, de sorte que le dioxyde de titane a pour fonction d’absorber les rayons ultraviolets.

Ensuite, quand un écran solaire physique contenant du dioxyde de nano-titane est-il absorbé dans le produit pour écran solaire, quand agit-il comme un effet de dispersion? Ceci est lié à la taille de ses particules. Des expériences ont montré que plus la longueur d'onde de la lumière ultraviolette est longue, plus le blindage du dioxyde de nano-titane dépend de son absorption. Il est donc concevable que dans la bande UVB, le dioxyde de titane soit principalement une absorption, alors que dans la bande des UVA, le dioxyde de titane nano est principalement diffusant. Par conséquent, pour obtenir une large plage de protection contre les rayons UV, une absorption et une diffusion sont nécessaires, de sorte que la taille des particules primaires du dioxyde de titane soit optimale, sans être aussi petite que possible. Compte tenu de l'agglomération de dioxyde de nano-titane, il est généralement admis que la taille de particule optimale du dioxyde de titane à protection ultraviolette est comprise entre 20 et 50 nm. Bien entendu, la taille des particules n’est qu’un indicateur de la protection solaire physique nécessaire au développement de produits de protection solaire et de nombreux indicateurs techniques doivent être pris en compte.