Podstawą nowej technologii jest polidimetylosiloksan (PDMS), czyli elastyczny polimer silikonowy szeroko stosowany m.in. w soczewkach kontaktowych czy implantach medycznych. PDMS jest przezroczysty, nietoksyczny i odporny na wysokie temperatury, jednak do tej pory nie dorównywał pod względem właściwości olejoodpornych powłokom opartym na PFAS, jak dobrze znany teflon.
Przełom nastąpił, gdy zespół badawczy kierowany przez prof. Kevina Golovina postanowił zmodyfikować strukturę PDMS, dodając do niego niewielkie grupy chemiczne -CF₃, składające się z jednego atomu węgla i trzech atomów fluoru. Choć technicznie są to najmniejsze możliwe związki z rodziny PFAS, ich wpływ na środowisko jest znacznie mniejszy, ponieważ nie gromadzą się w organizmach żywych.
Od silikonu do powłoki przyszłości
Proces nanoskalowego lotkowania polega na tym, że krótkie łańcuchy PDMS zostają przytwierdzone do powierzchni materiału niczym włoski szczoteczki. Na ich końcach umieszczane są wspomniane grupy -CF₃, które dzięki swojej "śliskiej" naturze automatycznie ustawiają się na zewnętrznej warstwie, tworząc powierzchnię odporną na wodę i oleje.
Jeśli spojrzelibyśmy na tę strukturę w skali nanometrów, wyglądałaby trochę jak piórka przy strzałach łuczniczych. To właśnie dlatego nazwaliśmy ten proces nanoskalowym lotkowaniem
Wyniki jak teflon, ale bez wiecznych chemikaliów
Nowa powłoka w testach uzyskała wynik 6 punktów w skali AATCC, co odpowiada efektywności tradycyjnych powłok teflonowych. Co ważne, zawiera minimalną ilość PFAS, ograniczając ryzyko skażenia środowiska i długoterminowych skutków zdrowotnych.
Udało nam się osiągnąć właściwości porównywalne z teflonem, ale przy znacznie mniejszym ryzyku. Naszym celem jest stworzenie całkowicie powłoki wolnej od PFAS i ten wynik to ważny krok w tym kierunku
Nową technologię udało się już z powodzeniem zaaplikować na nylon, poliester, aluminium i stal nierdzewną, co otwiera drogę do szerokiego wykorzystania, od garnków i patelni, przez tekstylia, aż po urządzenia elektroniczne. Choć wyzwaniem pozostaje skalowanie produkcji, naukowcy liczą na współpracę z przemysłem i producentami, którzy poszukują alternatywy dla tradycyjnych szkodliwych powłok nieprzywierających.
Rewolucja w kuchni i poza nią?
Od lat 30. XX wieku teflon jest synonimem nieprzywierającej powłoki, ale jednocześnie symbolem problemu związanego z PFAS, czyli chemikaliami, które nie ulegają rozkładowi i kumulują się w środowisku oraz ludzkim organizmie. Badania kanadyjskich inżynierów mogą być pierwszym realnym krokiem w stronę przyszłości, w której powłoki kuchenne i przemysłowe będą zarówno skuteczne, jak i bezpieczne.
