Multiscale microscopic characterization of cosmetic foundation pigments: relating microstructure to optical finish, coverage, and perceived texture

Chaque jour, des millions de personnes appliquent une fine couche de crème colorée sur leur visage pour unifier leur teint. Ce produit, connu sous le nom de fond de teint, est l'un des articles les plus populaires du marché mondial des cosmétiques. Bien que la couleur du produit soit soigneusement adaptée à la peau d'une personne, deux autres qualités déterminent si un consommateur adore ou déteste un flacon spécifique : la façon dont la lumière rebondit sur la couche finale, et sa capacité à masquer la peau en dessous. Un produit peut paraître parfaitement lisse et mat, ou il peut briller d'un éclat dewy (rosé). Il peut couvrir totalement une imperfection, ou il peut la laisser visible. Depuis des décennies, les entreprises de cosmétiques décrivent ces qualités à l'aide de mots marketing tels que « velouté », « éclatant » ou « haute couvrance ». Cependant, ces descriptions sont subjectives. Elles indiquent au client comment un produit est ressenti ou apparence dans une photo, mais elles n'expliquent pas la raison physique pour laquelle une formule semble lourde et mate tandis qu'une autre semble légère et lumineuse. Sans une compréhension claire des minuscules particules à l'intérieur du flacon, les formulateurs ne font essentiellement que deviner comment mélanger les ingrédients pour obtenir une texture spécifique.

Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de résoudre ce mystère en examinant six fonds de teint liquides commerciaux provenant d'une seule marque de luxe mondiale. Ils voulaient relier le monde invisible des particules microscopiques au monde visible de la finition optique et à l'expérience humaine de la texture. Pour ce faire, ils ont utilisé une combinaison puissante d'outils. D'abord, ils ont utilisé des microscopes électroniques de haute puissance pour prendre des photos des résidus séchés du fond de teint, révélant la forme et la taille des particules de pigments. Ils ont également utilisé une technique qui identifie les éléments chimiques présents dans ces particules. Ensuite, ils ont mesuré la quantité de lumière réfléchie par les films séchés et la capacité de ces derniers à bloquer la vue d'un graphique en noir et blanc situé en dessous, fournissant ainsi un score objectif de « couvrance ». Enfin, ils ont demandé à trente consommateurs de décrire la texture de chaque produit en utilisant une liste de mots spécifique, allant de « léger » à « lourd » et de « mat » à « éclatant ». En comparant les photos microscopiques, les mesures de lumière et les descriptions humaines, les chercheurs ont construit une carte qui lie la structure physique du produit à sa performance et à son ressenti.

L'étude a révélé que la texture et la performance de ces fonds de teint sont régies par seulement deux principaux types de particules inorganiques : le dioxyde de titane et la silice. Ces particules agissent comme les blocs de construction du film. Les particules de dioxyde de titane sont incroyablement petites, mesurant environ 110 à 280 nanomètres de diamètre. Cette taille est critique car elle représente environ la moitié de la largeur d'une onde de lumière visible, ce qui rend ces particules extrêmement efficaces pour diffuser la lumière et masquer la peau en dessous. Les particules de silice, quant à elles, sont beaucoup plus grandes, allant de 7 à 87 micromètres. Tandis que le dioxyde de titane gère le pouvoir de dissimulation, la silice contrôle la façon dont le produit s'étale et dont la lumière se diffuse à la surface. Les chercheurs ont découvert que la taille, la forme et l'arrangement de ces particules déterminent si un fond de teint semble lisse ou rugueux, et s'il paraît mat ou brillant.

Lorsque les chercheurs ont examiné les six collections différentes, ils ont découvert que les fabricants avaient utilisé des stratégies distinctes pour créer différentes finitions. Dans la collection qui semblait la plus lisse et offrait la couverture la plus uniforme, les minuscules particules de dioxyde de titane étaient parfaitement rondes et espacées uniformément, tandis que les particules de silice plus grandes étaient des sphères lisses. Cette combinaison a créé un film qui paraissait mat et qui adhérait fortement à la peau. En revanche, les collections qui semblaient plus rugueuses ou granuleuses contenaient des particules qui étaient regroupées ou présentaient des surfaces bosselées et irrégulières. Une collection présentait des particules de silice creuses et de forme cylindrique, ce qui créait un aspect très mat mais une sensation plutôt crayeuse. Une autre collection utilisait un mélange de sphères de silice très grandes et poreuses aux côtés des minuscules particules de titane, ce qui résultait en un produit qui couvrait bien mais semblait moins uniforme. Les chercheurs ont également constaté que la composition chimique des particules importait ; par exemple, la présence d'aluminium sous forme de particules plates, semblables à des plaques, ajoutait un éclat perlé, rendant le produit éclatant même si la surface elle-même n'était pas brillante.

La découverte la plus significative fut que la perception humaine de la texture pouvait être prédite en observant ces détails microscopiques. Les chercheurs ont constaté que les consommateurs organisent naturellement leurs sensations concernant le fond de teint en deux catégories principales : la sensation de lourdeur ou de légèreté du produit, et le fait qu'il soit mat ou éclatant. Ces deux sensations correspondent directement aux mesures physiques. Les produits que les consommateurs décrivaient comme « mats » et « lourds » étaient ceux présentant la plus haute couvrance et la distribution de particules la plus uniforme. Les produits décrits comme « éclatants » ou « dewy » (rosés) étaient ceux contenant des additifs spécifiques, comme des plaques d'aluminium, qui réfléchissaient la lumière de manière à créer un éclat, même si le film lui-même n'était pas brillant. Cela signifie que les termes marketing vagues utilisés pour vendre le fond de teint sont en réalité ancrés dans des réalités physiques mesurables. Un fini « mat » n'est pas seulement une sensation ; c'est le résultat d'un équilibre spécifique de tailles et de formes de particules qui diffusent la lumière de manière diffuse.

Les chercheurs ont utilisé ces résultats pour proposer trois règles claires pour la conception de fonds de teint. Premièrement, pour obtenir un fini lisse et mat, une formule nécessite de minuscules particules de dioxyde de titane de même taille et réparties uniformément, associées à des particules de silice lisses et denses. Deuxièmement, la capacité d'un produit à couvrir la peau n'est pas déterminée par la quantité de dioxyde de titane seule, mais par la quantité totale de toutes les particules solides combinées. Si les particules sont trop encombrées, elles cessent de fonctionner efficacement, donc le mélange total importe plus que n'importe quel ingrédient unique. Troisièmement, l'équilibre entre un aspect mat et un aspect éclatant peut être ajusté en ajoutant des particules plates, semblables à des plaques, qui ajoutent un scintillement sans rendre le produit huileux. Ces règles transforment l'art du mélange cosmétique en une science, permettant aux formulateurs de prédire exactement comment un nouveau mélange paraîtra et sera ressenti avant même d'être mis en rayon.

Ce travail comble un fossé entre le laboratoire et le consommateur. En traduisant l'architecture microscopique d'un fond de teint dans un langage de texture et de finition, l'étude offre une nouvelle façon de parler des cosmétiques. Au lieu de s'appuyer sur des mots subjectifs qui peuvent signifier des choses différentes selon les personnes, les formulateurs peuvent désormais utiliser la taille et la forme des particules comme un plan directeur. Cette approche est particulièrement importante à l'ère du shopping en ligne, où les clients ne peuvent pas toucher un produit avant de l'acheter. Si un produit est décrit comme « mat » et « adhérent », un consommateur peut faire confiance à cette description si elle est étayée par l'évidence physique spécifique de particules lisses et uniformément distribuées. L'étude confirme que la façon dont un fond de teint est ressenti sur la peau n'est pas un mystère, mais le résultat direct du monde minuscule et invisible des particules qui le composent.