北京
隨著健康意識的提升，人們都知道，在大晴天外出時要涂抹防曬產品。畢竟陽光中的紫外線（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”，而且會使皮膚細胞里的DNA受損，增加人們罹患皮膚癌的風險。
在紫外線中，UVA波段（320～400納米）穿透力強，可到達真皮層，加速皮膚老化；UVB波段（290～320納米）能量高，主要損傷表皮層，使皮膚發紅刺痛，是導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”，而是全年都需要堅持的護膚重點——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。傳統防曬霜主要分為兩類：通過化學作用防曬的化學防曬產品（使用有機防曬劑）以及通過物理作用防曬的物理防曬產品（使用無機防曬劑）。化學防曬產品雖質地透明、不影響顏值，但較易分解失效，導致防曬效果隨時間延長而變差；使用氧化鋅（ZnO）等作為防曬成分的物理防曬產品雖然穩定性高且安全，卻有一個讓人頭疼的致命缺點——涂抹后如同在臉上刷了一層白漆，人人秒變“大白臉”，網友們稱之為“假白”。這也成為很多人拒絕使用物理防曬產品的重要原因。
氧化鋅——防曬界的“心頭好”
在各類物理防曬產品中，氧化鋅是很常用的防曬成分。氧化鋅有什么優勢？為什么會成為物理防曬產品中的“明星選手”？
氧化鋅是一種半導體材料，能強烈吸收紫外線。它的帶隙（又稱能隙或禁帶寬度，是指固體材料中導帶最低點與價帶最高點之間的能量差，其大小決定了材料的導電性：導體的帶隙為0 或極小，絕緣體的帶隙較大，半導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相對應，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的各類膚質。
盡管氧化鋅有上述優點，被廣泛用作無機防曬劑，但通過傳統方式制備的氧化鋅多為球狀或片狀，使用時存在不少問題：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，不僅會導致防曬產品穩定性下降、防護效果打折扣，而且會讓“大白臉”現象更嚴重。為解決這一難題，科學家嘗試了很多辦法，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，美國加州大學洛杉磯分校的研究團隊在《美國化學會材料快報》上發表了一項研究成果，他們跳出傳統思路，通過直接改變氧化鋅的形貌，找到了破解“假白”難題的創新性方案。研究人員將乙醇與含有鋅離子的前驅體混合物在900℃的高溫條件下共同燃燒，在“熊熊烈焰”中培育出一種結構獨特、類似我國古代防御武器“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”氧化鋅長得極有個性：四只細長的“手臂”從中心點向四面伸出，形成四面體幾何形狀。每只“手臂”長10～100微米，“手臂”末端呈針狀。
與傳統氧化鋅相比，“鐵蒺藜”氧化鋅擁有以下三大獨特優勢。
第一，結晶度高，更純凈。由于是在高溫下合成的，“鐵蒺藜”氧化鋅的晶體結構非常完美，且其中的雜質含量非常低。X射線衍射分析顯示，其結晶度明顯高于采用傳統溶膠 - 凝膠法生產的氧化鋅以及法國商業氧化鋅。
第二，光學性能獨特。“鐵蒺藜”氧化鋅主要吸收波長在265納米左右的UVC波段的紫外光，同時，對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波紫外線（UVA），但能通過光散射機制阻擋部分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，不會讓膚色呈現明顯的白色，成功解決了困擾物理防曬產品多年的“顏值拉胯”問題，讓物理防曬產品也能兼顧美觀與安全。
（文內配圖均已獲得圖蟲創意授權）
本文節選自《百科知識》2026.5A
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