​​PHOTOPROTECT-2024. Кремы и физическая защита кожи от УФ

А теперь, развернутые пояснения к предыдущему [материалу]. И касаются они т.н. физических фотопротекторов. Cюда входят неорганические оксиды металлов - TiO₂ , Al₂O₃, ZnO, SnO₂ , ZrO₂ , Fe₂O₃ - способные выступать в роли широкополосных фильтров, блокирующих как UVB (290–320 нм), так и UVA (320–400 нм) от Солнца. Неоспоримое преимущество оксидов в том, что они не расходуются (не выгорают на Солнце) и намного менее токсичны чем ароматическая органика. Кроме оксидов "отражателями" гораздо реже выступают и другие неорганические соединения.

Механизм действия оксидов основан на том, что энергия солнечного фотона передается электронам, переводит их в возбужденное состояние и выталкивает из валентной зоны в зону проводимости. Энергия запрещенной зоны коррелирует с длиной фильтруемой волны ультрафиолета. Например у оксида цинка энергия запрещенной зоны ~3,3 эВ, что соответствует длине волны ~375 нм.

Прим. про титан: TiO₂ имеет несколько разных кристаллических форм с разной УФ-фильтр активностью. Этим и пользуются некоторые недобросовестные продавцы, добавляя в солнцезащитную косметику что подешевле. Существуют четыре формы TiO₂: рутил, анатаз и брукит, аморфный оксид титана. Защитными свойствами обладает только рутил (энергия запрещенной зоны 3,0 эВ - поглощает УФ с 400 нм) и анатаз (энергия запрещенной зоны 3,2 эВ - поглощает УФ с 387 нм). Это же касается и различного фотокатализа, красок "очищающих воздух городов" etc Анатаз считается более фотоактивным и стабильным, но рутил более распространен, поэтому применяется чаще.

***
В абсолютном большинстве случае в sunscreen-кремах вы встретите оксид титана TiO₂ (используется с 1952 года) и оксид цинка ZnO. Именно эти оксиды обладают самым большим показателем преломления среди фотоактивной неорганики. Стандартно для оксидов металлов показатель преломления составляет около 1,4–1,6, а вот у TiO₂ (рутил) и ZnO эти цифры 2,7 и 2,0 соответственно (т.е. при одинаковом размере частиц ZnO более прозрачен для УФ, чем TiO₂)

TiO₂ имеет более узкий диапазон поглощения, зависит от светорассеяния, но зато химически устойчив, поэтому употребляется чаще. ZnO же амфотерен, растворяется и в кислой и в щелочной среде, следовательно не удобен для косметики и применяется реже. Даже несмотря на то, что бонусом несет противогрибковый, антимикробный и антистатический функционал, которого нет у TiO₂

Кроме упомянутых оксидов в солнцезащитных кремах могут встречаться оксиды алюминия, церия, циркония. Все они белого цвета, поэтому оставляют на коже и темной одежде заметные белые разводы. Чтобы как-то ситуацию изменить, в кремы иногда добавляют оксиды олова и железа, дающие соответственно желтоватый и коричневатый оттенки, создающие более подходящие к коже тона.

Особых недостатков, кроме белых разводов, у физических фильтров из оксидов металлов не замечено. Упомянутые выше химические формулы можно смело высматривать в составах.

PHOTOPROTECT-2024