Nová nepriľnavá vrstva ako Teflon, ale bez "večných chemikálií"

Inžinieri z Torontskej univerzity vyvinuli inovatívnu nepriľnavú vrstvu, ktorá by mohla nahradiť Teflon. Používa novú chemickú techniku a minimalizuje použitie problematických PFAS látok.

Tím vedcov z Torontskej univerzity predstavil nádejný nový materiál, ktorý by mohol zmeniť budúcnosť nepriľnavých povrchov. Ich vynález predstavuje tenkú vrstvu založenú na polydimetylsiloxáne (PDMS), pružnom silikónovom polymére bežne používanom v medicíne a kozmetike. Hoci je PDMS transparentný, netoxický a odolný voči vysokým teplotám, nedokáže sám o sebe odpudzovať oleje tak efektívne ako povrchy s per- a polyfluóralkylovými látkami (PFAS), známymi aj ako "večné chemikálie". Najznámejším zástupcom PFAS je Teflon.

"PDMS sa často predáva pod názvom silikón a v závislosti od zloženia môže byť vysoko biokompatibilný, dokonca sa používa v implantovateľných zariadeniach," vysvetľuje profesor Kevin Golovin z Torontskej univerzity. "Doteraz sme však nedokázali dosiahnuť, aby PDMS fungoval rovnako dobre ako PFAS."

Kľúčom k úspechu je nová chemická technika nazvaná "nanoscale fletching". Vedci pridali ku krátkym reťazcom PDMS niekoľko fluórovaných chemických skupín (-CF3). Tieto molekuly sú malé a považujú sa za menej škodlivé ako dlhé reťazce PFAS. Flexibilita PDMS umožňuje týmto "klzkým" skupinám -CF3 prirodzene sa presúvať a usadzovať na povrchu, čím materiálu dodávajú vlastnosti odpudzujúce olej podobné PFAS.

Komentár redakcie: Nová technológia predstavuje sľubný krok k bezpečnejším a ekologickejším nepriľnavým povrchom. Hoci si vyžaduje ďalší vývoj, minimalizuje použitie kontroverzných PFAS látok a ponúka potenciálnu alternatívu k tradičnému teflónu.

"Na rozdiel od bežného silikónu, my viažeme krátke reťazce PDMS k základnému materiálu, podobne ako štetiny na kefke," hovorí výskumník Samuel Au. "Na zlepšenie ich schopnosti odpudzovať olej sme pridali najmenšiu možnú molekulu PFAS, pozostávajúcu z jedného uhlíka s tromi fluórmi. Dokázali sme naviazať približne sedem takýchto molekúl na koniec každej štetiny PDMS." Proces nazvali "nanoscale fletching", pretože pripomína pripevňovanie pierok na šíp pre lepšiu aerodynamiku.

Výsledkom je ultratenká vrstva, ktorá odpudzuje vodu a mastnotu porovnateľne s existujúcimi nepriľnavými povrchmi, ale s oveľa nižším obsahom PFAS. Hoci nie je úplne bez PFAS, vedci pracujú na ďalšom znížení environmentálnej stopy vrstvy. Testy potvrdili, že nová vrstva dosahuje rovnaké hodnotenie ako bežné povrchy na báze PFAS.

Vedci dúfajú, že budú spolupracovať s priemyslom a výrobcami, ktorí chcú nahradiť štandardné nepriľnavé povrchy. Novú vrstvu už aplikovali na nylon, polyester, hliník a nehrdzavejúcu oceľ, čo naznačuje jej široké uplatnenie.

"Svätým grálom v tejto oblasti by bola látka, ktorá prekoná Teflon, ale úplne bez PFAS," hovorí Golovin. "Ešte tam nie sme, ale toto je dôležitý krok správnym smerom."

Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Communications.