Teflon zna chyba każdy. Od patelni przez formy do pieczenia, po odzież sportową – jego nieprzywierające właściwości uczyniły go materiałem niemal doskonałym. Problem w tym, że Teflon (z dużej litery, bo to nazwa handlowa materiału!), a dokładniej polimery PFAS (perfluoroalkilowe), znane są jako "wieczne chemikalia" – nie rozkładają się łatwo, nie kumulują się w organizmach i środowisku. Naukowcy szukają alternatyw od dekad, ale dopiero niedawno pojawiła się metoda, która może sporo namieszać.
Naukowcy z Uniwersytetu Toronto stworzyli powłokę na bazie polidimetylosiloksanu (w skrócie: PDMS), popularnie znanego jako silikon. Ów materiał jest już obecny niemal wszędzie – w soczewkach kontaktowych, medycznych implantach czy nawet uszczelkach różnego przeznaczenia. Mimo licznych zalet (jest elastyczny, odporny na wysokie temperatury i nietoksyczny) PDMS nie potrafił skutecznie odpychać tłuszczów, przez co był mniej wydajny niż powłoki PFAS.
Zespół z Kanady rozwiązał ten problem techniką określoną jako "nanoscale fletching"– chemiczną metodą nanoskalowego "opierzania", przypominającą mocowanie piór do strzały. Brzmi abstrakcyjnie, ale właśnie dzięki tej analogii łatwiej zrozumieć sedno innowacji.
Głównym sekretem właściwości nieprzywierających PFAS są długie łańcuchy atomów węgla otoczone fluorem. Wiązania są niezwykle stabilne, co daje im odporność chemiczną i mechaniczną, ale jednocześnie odpowiada za ich toksyczność i trwałość w środowisku. Metoda fletchingu polega na zastąpieniu tych długich łańcuchów krótkimi grupami -CF3 (jednym atomem węgla połączonym z trzema atomami fluoru), które mają dużo mniejszy wpływ na środowisko i na organizmy żywe.
Samuel Au, jeden z twórców metody, porównał tę technikę do włosia w szczotce. Krótkie łańcuchy PDMS zakończone grupami -CF3 są mocowane do materiału bazowego, tworząc ultracienką, niemal niewidzialną warstwę o silnych właściwościach hydro- i oleofobowych. Dzięki elastyczności PDMS, końcówki -CF3 układają się na powierzchni, skutecznie blokując dostęp tłuszczom i wodzie.
Nowa powłoka nadal zawiera niewielką ilość cząsteczek PFAS, ale są one za to najkrótsze i najmniej szkodliwe z całej rodziny owych substancji. Naukowcy zapewniają, że takie krótkie cząsteczki nie kumulują się w organizmach żywych, a to znacząco obniża ich ryzyko biologiczne.
Regulacje i badania wskazują, że to długie łańcuchy PFAS są największym zagrożeniem. Krótsze formy uważane są za zdecydowanie mniej szkodliwe. Nowa powłoka ma więc szansę stać się bezpieczną alternatywą, zachowując jednocześnie właściwości, za które tak cenimy teflon.
Technologia nanoskalowego fletchingu przeszła już pierwsze testy. Według amerykańskiego standardu opracowanego przez American Association of Textile Chemists and Colorists, nowy materiał otrzymał wynik 6, co stawia go na równi z najlepszymi powłokami PFAS. Co więcej, tę technologię udało się z powodzeniem zaaplikować na różnorodne materiały, w tym nylon, poliester, aluminium i stal nierdzewną.
To dobra wiadomość dla przemysłu, który coraz pilniej szuka ekologicznych rozwiązań. Problemem pozostaje jednak skalowanie procesu produkcyjnego – od eksperymentu laboratoryjnego do masowej produkcji droga jeszcze długa. Pytanie, co z kosztami całego procesu produkcji. Podatek od nowości na początku handlowej drogi PDMS jest nawet bardziej, niż pewny. Co będzie potem — zobaczymy.
Mimo sukcesu, jakim jest stworzenie mniej szkodliwej alternatywy dla klasycznego teflonu, naukowcy z Toronto nie osiadają na laurach. Prawdziwym celem jest stworzenie całkowicie wolnej od PFAS powłoki, przewyższającej właściwości teflonu. Chociaż nie są jeszcze na tym etapie, opracowanie metody nanoscale fletching stanowi ważny krok w dobrą stronę.
Czytaj również: Ten materiał wyjątkowo „nie cierpi” wody. Będzie niezwykle przydatny
Jeśli uda się to wdrożyć na skalę przemysłową, będziemy świadkami niewielkiej, ale w efekcie kolosalnej zmiany. Nie będzie to rewolucja, lecz stopniowe odchodzenie od technologii, które choć wygodne, mają dla nas pewne konsekwencje. Być może właśnie na to czekaliśmy od lat.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
