Een team van ingenieurs van de Universiteit van Toronto heeft een nieuwe niet -stick -coating ontwikkeld die zowel water als olie kan afwijzen met een effectiviteit die vergelijkbaar is met Teflon, maar zonder gebruik te maken van de PFA’s – de beruchte perfluoralchilische chemicaliën die zijn verbonden met ernstige gezondheidsproblemen en milieuvervuiling. The Discovery, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatievertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts in de zoektocht naar veiliger alternatieven voor traditionele bedekkingen, met potentiële toepassingen, variërend van keukenpannen tot technische stoffen.
Al tientallen jaren vertrouwen de anti-aanbakoppervlakken op de PFAS-synthetische moleculen die worden gekenmerkt door koolstof-fluoraire bindingen, extreem resistent en in staat om bijna elke stof af te wijzen. Veel van deze verbindingen – zoals PFOA, gebruikt in de historische versies van Teflon – zijn echter geassocieerd met tumoren, aangeboren defecten en accumulatie in het menselijk lichaam. Zelfs de kortere ketenvarianten, hoewel minder gevaarlijk, blijven volhardend in de omgeving.
Het keerpunt kwam dankzij polidimethylsilossano (PDMS), een siliconen polymeer dat al veel wordt gebruikt in medische apparaten en contactlenzen. Hoewel biocompatibel en hittebestendig, is alleen de PDM’s niet effectief bij het afwijzen van de olie. Om het probleem op te lossen, ontwikkelde de onderzoeker Samuel Au en zijn team een techniek genaamd nanoschaal buigen, geïnspireerd door de structuur van de veren die de vlucht van een pijl stabiliseren.
Deze techniek bestaat uit het toevoegen van kleine groepen -CF₃ (een koolstofatoom gekoppeld aan drie fluoratomen) aan de uiteinden van de moleculaire ketens van de PDM’s. Deze groepen migreren spontaan naar het oppervlak van het materiaal, waardoor een extreem afstotende externe barrière ontstaat, vergelijkbaar met die van de coatings die PFAS bevatten.
Hoge prestaties, minimale toxiciteit
De resultaten van de tests zijn verrassend: de nieuwe coating heeft een score 6 verkregen op de spelling AATCC -schaal van de olie, gelijk aan die van de beste coatings die PFAS bevatten, maar met een drastisch lagere hoeveelheid fluor.
De -cf₃ -groep is de kortste van de bestaande PFA’s en accumuleert volgens het huidige onderzoek zich niet in menselijke stoffen zoals zijn tegenhangers met lange keten. De verbinding heeft de neiging om af te breken in trifluorazijnzuur, een stof die het lichaam gemakkelijk elimineert en die een veel lagere toxiciteit heeft voor zowel mensen als aquatische fauna.
Tijdens de tests heeft de coating zijn effectiviteit behouden, zelfs op moeilijke oppervlakken zoals poreuze stoffen, metalen, netwerken en aluminium. Het bleef stabiel onder waterstralen, blootstelling aan temperaturen tot 200 ° C en zelfs in zure of basisomgevingen. Zelfs nadat het was onderworpen aan continue spatten olie, bleef het materiaal de vloeistoffen afwijzen, waardoor een droog oppervlak veel langer werd gehandhaafd dan conventionele siliconen.
Naar een toekomst zonder PFAS
Ondanks de bemoedigende resultaten waarschuwen sommige experts dat zelfs PFA’s met een korte keten zoals de -CF₃ niet volledig onschadelijk zijn. Tripluorazijnzuur is bijvoorbeeld resistent tegen afbraak van het milieu en de impact op lange termijn is nog steeds het onderwerp van studie. De auteurs van de studie onderstrepen echter dat de in de coating gebruikte hoeveelheden extreem zijn verminderd: de potentiële emissies van een volledig behandeld jas zijn gelijk aan iets meer dan een uur verlies van koelmiddelgassen door een AUTRAID -airconditioning.
In het licht van de voorstellen van de Europese Unie om duizenden PFAS -verbindingen te verbieden, vertegenwoordigt dit materiaal een realistische tijdelijke oplossing. Het onderzoeksteam erkent dat het uiteindelijke doel blijft om een volledig zonder PFAS -coating te creëren, maar het benadrukt dat deze ontdekking laat zien hoe de vloeibare afstoting niet is gekoppeld aan de lengte van de gefluoreerde keten, zoals tot nu toe werd gedacht.
Het pad naar een toekomst vrij van “eeuwige chemicaliën” is nog lang, maar dankzij deze nieuwe technologie zou de industrie eindelijk een effectief en minder giftig alternatief kunnen hebben voor traditionele niet -aanbodcoatings.
Wil je ons nieuws niet verliezen?
U kunt ook geïnteresseerd zijn in:
