دانشمندان پوشش نچسب فوق دافع برای آشپزی ایمن‌تر در خانه ایجاد کردند
به گزارش گره دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تفلون و سایر PFAS (مواد پرفلوروآلکیل و پلی‌فلوروآلکیل) مدت‌هاست که برای ساخت ظروف پخت‌وپز، بسته‌بندی و پارچه‌های مقاوم در برابر آب و چربی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما این «مواد شیمیایی همیشگی» در طبیعت تجزیه نمی‌شوند و تمایل به تجمع در بدن انسان دارند و خطرات جدی برای سلامتی و محیط زیست ایجاد می‌کنند.
اکنون، محققان دانشگاه تورنتو یک جایگزین امیدوارکننده ایجاد کرده‌اند که عملکرد بالایی را با ریسک بسیار کمتر ارائه می‌دهد.
پوشش جدید آنها به همان اندازه مواد نچسب استاندارد، آب و روغن را دفع می‌کند، اما تنها حاوی مقادیر بسیار کمی از کم‌ضررترین نوع PFAS است.
پایه سیلیکونی با پیچ و تاب PFAS
این تیم از پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) که معمولاً با نام سیلیکون شناخته می‌شود، به عنوان پایه ماده جدید خود استفاده کرد.
پروفسور کوین گلووین، رئیس آزمایشگاه مواد پیشرفته مهندسی‌شده با دافع بادوام (DREAM)، گفت: «PDMS اغلب با نام سیلیکون فروخته می‌شود و بسته به نحوه فرمول‌بندی آن، می‌تواند بسیار زیست‌سازگار باشد - در واقع اغلب در دستگاه‌هایی که قرار است در بدن کاشته شوند، استفاده می‌شود.»
با این حال، PDMS به خودی خود در دفع روغن و گریس به پای PFAS نمی‌رسد.
این موفقیت زمانی حاصل شد که دانشجوی دکترا، ساموئل آئو، روشی را برای افزایش عملکرد این ماده از طریق چیزی که تیم آن را پرچ‌شدگی در مقیاس نانو می‌نامد، توسعه داد.
ایجاد پرز در مقیاس نانو برای دفع حشرات
آو توضیح داد: «برخلاف سیلیکون‌های معمولی، ما زنجیره‌های کوتاه PDMS را به یک ماده پایه متصل می‌کنیم - می‌توانید آنها را مانند مو‌های روی یک برس در نظر بگیرید.»
برای بهبود قدرت دفع روغن، این تیم کوتاه‌ترین مولکول PFAS ممکن، متشکل از یک اتم کربن متصل به سه اتم فلوئور، را به نوک آن مو‌های زبر اضافه کرد.
«اگر می‌توانستید تا مقیاس نانومتر کوچک شوید، کمی شبیه پر‌هایی می‌شد که در انتهای تیر می‌بینید، جایی که به کمان می‌چسبد. به این پر زدن می‌گویند، بنابراین این پر زدن در مقیاس نانو است.»
وقتی محققان پارچه پوشش داده شده را با قطرات روغن آزمایش کردند، این ماده در مقیاس دفع استاندارد مورد استفاده توسط انجمن شیمیدانان و رنگ‌شناسان نساجی آمریکا، درجه ۶ را کسب کرد.
این مقدار با بسیاری از پوشش‌های تجاری مبتنی بر PFAS برابری می‌کند.
ریسک پایین، پتانسیل تجاری
گلووین گفت: «اگرچه ما در این فرآیند از یک مولکول PFAS استفاده کردیم، اما این مولکول کوتاه‌ترین مولکول ممکن است و بنابراین در بافت‌های زنده تجمع پیدا نمی‌کند. آنچه در مقالات و حتی در مقررات دیده‌ایم این است که PFASهای با طولانی‌ترین زنجیره ابتدا ممنوع می‌شوند و کوتاه‌ترین آنها بسیار کم‌ضررتر در نظر گرفته می‌شوند.
«ماده هیبریدی ما همان عملکرد حاصل از PFAS با زنجیره بلند را ارائه می‌دهد، اما با ریسک بسیار کمتر.»
این تیم امیدوار است با تولیدکنندگان همکاری کند تا این فرآیند را در مقیاس وسیع‌تر انجام داده و محصول را به بازار عرضه کند. در همین حال، تحقیقات همچنان ادامه دارد.
گلووین گفت: «هدف نهایی این حوزه، ماده‌ای است که از تفلون بهتر عمل کند، اما هیچ PFAS نداشته باشد. ما هنوز کاملاً به آن مرحله نرسیده‌ایم، اما این یک گام مهم در مسیر درست است.»
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.