Използвайки нова химическа техника, наречена наномащабно оперяване, учени създадоха високоефективно незалепващо покритие, което отблъсква вода и масло и – което е по-важно – осигурява по-безопасна и по-екологична повърхност – идеална за кухненски съдове и други ежедневни приложения.
Инженери от Университета в Торонто са проектирали свръхтънко покритие на база полидиметилсилоксан (PDMS) – гъвкав силициев полимер, използван масово във всичко – от контактни лещи до медицински изделия.
Покритието е прозрачно, инертно, нетоксично и има висока температурна устойчивост. Само по себе си обаче не може да отблъсква масла като покритията, направени от „вечните химикали“ – основа на тефлона.
„Материалът, с който работим като алтернатива на PFAS, се нарича полидиметилсилоксан или PDMS“, каза Кевин Головин, професор по инженерство в унивррситета. „PDMS често се продава под името силикон и в зависимост от формулата си, може да бъде много биосъвместим – всъщност често се използва в устройства, предназначени за имплантиране в тялото. Но досега не успявахме да накараме PDMS да се представя толкова добре, колкото PFAS“.
За да накара PDMS да се държи като PFAS, екипът разработил изцяло нова химическа техника – наномащабно оперяване – която по същество пренарежда някои важни молекули в съединението. Вместо да използват дълги вериги от PFAS (вредни за околната среда), изследователите добавили няколко единични флуорирани химични (-CF3) групи. Те са малки – един въглероден и три флуорни атома – и са най-малко вредният вид молекула, свързана с PFAS, за която знаем в момента.
Тъй като PDMS е гъвкав, „хлъзгавите“ -CF3 групи естествено се движат и се утаяват върху външната повърхност на третирания PDMS – и това създава маслоотблъскваща „кожа“, подобна на PFAS.
Инженерите нарекли този процес наномащабно оперяване, защото е подобен – в химичен план – на оперяването на крайчето на стрела за стабилизация и по-добра точност. „Ако можете д си го представите в нанометровия мащаб, това е като перата, които виждате около задния край на стрела, точн о където тя се зарязва към лъка“, поясни Головин.
Резултатът е ултратънък слой, който отблъсква вода и мазнини наравно със съществуващите незалепващи покрития, но с много по-ниско съдържание на PFAS.
Тази голяма група изкуствени химикали, използвани във всичко – от кухненски съдове до електроника и опаковки за бързо хранене, са известни като „вечни химикали“, тъй като не се разграждат лесно и са потенциално канцерогенни. Те се разпространяват из водата, почвата и попадат в кръвта ни – и могат да се задържат в продължение на десетилетия.
Новото незалепващо покритие на изследователите е преминало тестове и получило шестица по скала, разработена от Американската асоциация на текстилните химици и колористи за оценка на производителността. Това е наравно със съществуващите покрития на базата на PFAS.
Разбира се, след като има молекули PFAS, значи няма как да е изцяло „без вечните химикали“ – но изследователите се надяват да го направят в лабораторията, докато работят върху по-нататъшното намаляване на екологичния и биологичен отпечатък на покритието.
Учените са обнадеждени, че скоро ще започнат да работят с индустрията и производителите, които искат да се откажат от стандартните незалепващи покрития.
