防曬新科技 告別“大白臉”還需“鐵蒺藜” （上）

隨著健康意識(shí)的提升，人們都知道，在大晴天外出時(shí)要涂抹防曬產(chǎn)品。畢竟陽(yáng)光中的紫外線（UV）可不是好惹的，如果沒有做好防曬工作，不僅有可能被曬成“黑煤球”，而且會(huì)使皮膚細(xì)胞里的DNA受損，增加人們罹患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。

在紫外線中，UVA波段（320～400納米）穿透力強(qiáng)，可到達(dá)真皮層，加速皮膚老化；UVB波段（290～320納米）能量高，主要損傷表皮層，使皮膚發(fā)紅刺痛，是導(dǎo)致皮膚被曬傷的元兇。所以，防曬不僅是在夏天才要做的“功課”，而是全年都需要堅(jiān)持的護(hù)膚重點(diǎn)——即便在陰天，防曬工作也不能松懈。

提及防曬，人們最先想到的往往是防曬霜。傳統(tǒng)防曬霜主要分為兩類：通過化學(xué)作用防曬的化學(xué)防曬產(chǎn)品（使用有機(jī)防曬劑）以及通過物理作用防曬的物理防曬產(chǎn)品（使用無機(jī)防曬劑）。化學(xué)防曬產(chǎn)品雖質(zhì)地透明、不影響顏值，但較易分解失效，導(dǎo)致防曬效果隨時(shí)間延長(zhǎng)而變差；使用氧化鋅（ZnO）等作為防曬成分的物理防曬產(chǎn)品雖然穩(wěn)定性高且安全，卻有一個(gè)讓人頭疼的致命缺點(diǎn)——涂抹后如同在臉上刷了一層白漆，人人秒變“大白臉”，網(wǎng)友們稱之為“假白”。這也成為很多人拒絕使用物理防曬產(chǎn)品的重要原因。

氧化鋅——防曬界的“心頭好”

在各類物理防曬產(chǎn)品中，氧化鋅是很常用的防曬成分。氧化鋅有什么優(yōu)勢(shì)？為什么會(huì)成為物理防曬產(chǎn)品中的“明星選手”？

氧化鋅是一種半導(dǎo)體材料，能強(qiáng)烈吸收紫外線。它的帶隙（又稱能隙或禁帶寬度，是指固體材料中導(dǎo)帶最低點(diǎn)與價(jià)帶最高點(diǎn)之間的能量差，其大小決定了材料的導(dǎo)電性：導(dǎo)體的帶隙為0 或極小，絕緣體的帶隙較大，半導(dǎo)體的帶隙介于前兩者之間，約為0～3電子伏特）約為3.37電子伏特，恰好與紫外光的能量級(jí)相對(duì)應(yīng)，因此，能有效阻擋UVA和UVB兩種紫外線。更重要的是，氧化鋅被公認(rèn)為“安全有效”的防曬成分，適配包括敏感肌和兒童幼嫩肌膚在內(nèi)的各類膚質(zhì)。

盡管氧化鋅有上述優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作無機(jī)防曬劑，但通過傳統(tǒng)方式制備的氧化鋅多為球狀或片狀，使用時(shí)存在不少問題：顆粒越小的氧化鋅，防曬效果越好；但越小的顆粒越容易聚集成團(tuán)，不僅會(huì)導(dǎo)致防曬產(chǎn)品穩(wěn)定性下降、防護(hù)效果打折扣，而且會(huì)讓“大白臉”現(xiàn)象更嚴(yán)重。為解決這一難題，科學(xué)家嘗試了很多辦法，比如，給氧化鋅顆粒穿一層“衣服”——包覆各種涂層或添加其他顏料來掩蓋白色，但效果始終不盡如人意。 一項(xiàng)最新的研究成果有望改變這一狀況。

烈焰中誕生的“大英雄”

近日，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)化學(xué)會(huì)材料快報(bào)》上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，他們跳出傳統(tǒng)思路，通過直接改變氧化鋅的形貌，找到了破解“假白”難題的創(chuàng)新性方案。研究人員將乙醇與含有鋅離子的前驅(qū)體混合物在900℃的高溫條件下共同燃燒，在“熊熊烈焰”中培育出一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、類似我國(guó)古代防御武器“鐵蒺藜”的氧化鋅。他們將這種氧化鋅命名為“四足體氧化鋅”（ZnO Tetrapods），也就是我們所說的“鐵蒺藜”氧化鋅。

這種“鐵蒺藜”氧化鋅長(zhǎng)得極有個(gè)性：四只細(xì)長(zhǎng)的“手臂”從中心點(diǎn)向四面伸出，形成四面體幾何形狀。每只“手臂”長(zhǎng)10～100微米，“手臂”末端呈針狀。

與傳統(tǒng)氧化鋅相比，“鐵蒺藜”氧化鋅擁有以下三大獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

第一，結(jié)晶度高，更純凈。由于是在高溫下合成的，“鐵蒺藜”氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)非常完美，且其中的雜質(zhì)含量非常低。X射線衍射分析顯示，其結(jié)晶度明顯高于采用傳統(tǒng)溶膠 - 凝膠法生產(chǎn)的氧化鋅以及法國(guó)商業(yè)氧化鋅。

第二，光學(xué)性能獨(dú)特。“鐵蒺藜”氧化鋅主要吸收波長(zhǎng)在265納米左右的UVC波段的紫外光，同時(shí)，對(duì)UVB波段的紫外光也有很好的吸收效果。盡管這種氧化鋅無法吸收長(zhǎng)波紫外線（UVA），但能通過光散射機(jī)制阻擋部分UVA，因而具有更全面的防曬性能。

第三，讓使用者徹底告別“大白臉”。與傳統(tǒng)氧化鋅比，“鐵蒺藜”氧化鋅在可見光下的散射能力大大降低。這意味著，將它們涂在臉上，不會(huì)讓膚色呈現(xiàn)明顯的白色，成功解決了困擾物理防曬產(chǎn)品多年的“顏值拉胯”問題，讓物理防曬產(chǎn)品也能兼顧美觀與安全。

（文內(nèi)配圖均已獲得圖蟲創(chuàng)意授權(quán)）

本文節(jié)選自《百科知識(shí)》2026.5A

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