ساخت جایگزینی ایمن‌تر از تفلون برای ظروف آشپزی

باشگاه خبرنگاران جوان - وبگاه سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی آورده است: پژوهشگران دانشکده مهندسی دانشگاه تورنتو، ماده جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند جایگزینی ایمن‌تر برای پوشش‌های نچسب رایج در ظروف آشپزی و محصولات روزمره باشد. این نوآوری با کارآیی مشابه پوشش‌های استاندارد، هم آب و هم چربی را دفع می‌کند؛ اما حاوی مقادیر بسیار کمتری از مواد پِر و پُلی‌فلوئوروآلکیل یا پی‌اِف‌اِی‌اِس است. این مواد شیمیایی با نگرانی‌های زیست‌محیطی و بهداشتی مرتبط شناخته می‌شوند.

کِوین گولُوین (Kevin Golovin)، رئیس آزمایشگاه مواد پیشرفته مهندسی‌شده در دانشگاه تورنتو، می‌گوید: جامعه علمی سال‌هاست برای تولید جایگزین‌های ایمن‌تر مواد پِر و پُلی‌فلوئوروآلکیل تلاش می‌کند. چالش اینجاست که ساخت ماده دفع‌کننده آب آسان است؛ اما تولید ماده‌ای که در همان سطح، قابلیت دفع روغن و چربی داشته باشد، دشوار بود. پیشرفت مواد جایگزین در دفع روغن و چربی سال‌ها در یک حد مشخص متوقف شده بود و دانشمندان نمی‌توانستند آن را بهبود بخشند.

علم پشت تفلون و پلی‌تترا فلوئورو اتیلن

تفلون (پُلی‌تِترا فلوئورو اِتیلِن یا پی‌تی‌اِف‌ای) که نخستین‌بار در دهه ۱۹۳۰ میلادی معرفی شد، به‌خاطر توانایی دفع آب، روغن و چربی معروف است. این ماده بخشی از خانواده بزرگ‌تر مواد پِر و پُلی‌فلوئوروآلکیل محسوب می‌شود.

مولکول‌های مواد پی‌اِف‌اِی‌اِس از اتم‌های کربن متصل به چندین اتم فلوئور تشکیل شده‌اند. پیوند‌های کربن‌فلوئور فوق‌العاده پایدارند و همین ویژگی، خاصیت نچسب قوی به مواد پی‌اِف‌اِی‌اِس می‌دهد؛ اما همین پایداری شیمیایی، تجزیه طبیعی آنها را دشوار کرده و به آنها لقب «مواد شیمیایی ابدی» داده است.

نگرانی‌های بهداشتی و گستردگی پی‌اِف‌اِی‌اِس

مواد پی‌اِف‌اِی‌اِس علاوه بر ماندگاری در محیط، در بافت‌های زنده تجمع و با حرکت در زنجیره غذایی، غلظت آنها افزایش می‌یابد. مطالعات مختلف، قرارگیری در معرض سطوح بالای پی‌اِف‌اِی‌اِس (به‌ویژه انواع زنجیره‌بلند) را با برخی سرطان‌ها، نقص‌های مادرزادی و مشکلات سلامتی مرتبط دانسته‌اند.

با وجود این خطرات، نبود جایگزین‌های مناسب، باعث شده همچنان از پی‌اِف‌اِی‌اِس در محصولات مصرفی از ظروف آشپزی و پارچه‌های ضدآب گرفته تا بسته‌بندی مواد غذایی و حتی لوازم آرایشی کاربرد فراوانی داشته باشد.

در جست‌وجوی جایگزینی ایمن‌تر

گولوین توضیح می‌دهد: ماده جایگزینی که روی آن کار می‌کنیم پُلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان یا پی‌دی‌اِم‌اِس نام دارد. این ماده معمولاً با نام سیلیکون شناخته می‌شود و بسته به فرمولاسیون، می‌تواند زیست‌سازگار باشد و حتی در ایمپلنت‌های پزشکی استفاده می‌شود. اما تاکنون نتوانسته بودیم عملکرد آن را به سطح پی‌اِف‌اِی‌اِس برسانیم.

ساموئل او (Samuel Au)، پژوهشگر دانشگاه تورنتو، روش شیمیایی جدیدی به نام نانوفلچینگ (nanoscale fletching) ابداع کرد که جزئیات آن در مجله نِیچِر کامیونیکِیشِنز/ Nature Communications منتشر شده است.

شبیه‌سازی پر‌های تیر در ابعاد نانو

ساموئل او توضیح داد: برخلاف سیلیکون‌های رایج، ما رشته‌های ریز سیلیکون (پی‌دی‌اِم‌اس) را مثل موی قلم‌مو به یک سطح چسباندیم سپس برای کوچک‌ترین واحد سازنده پی‌اِف‌اِی‌اِس (متشکل از یک اتم کربن و سه اتم فلوئور) را به نوک هر رشته اضافه کردیم؛ هر رشته ۷ ذره پی‌اِف‌اِی‌اِس دارد.

وی گفت: ساختار این سطح در بزرگ‌نمایی بالا، شبیه پر‌های ریز انتهای یک تیر کوچک است که هنگام پرتاب، پرواز تیر را پایدار می‌کند؛ از این‌رو، ما این فناوری را نانوفلچینگ (شبیه‌سازِ پر‌های تیر در مقیاس نانو) نامیده‌ایم. همان‌طور که پر‌های تیر، هوا را هدایت می‌کند، نانوفلچینگ هم مولکول‌های چربی را از سطح دور می‌سازد.

به سوی آینده‌ای عاری از پی‌اِف‌اِی‌اِس

گولوین اعلام کرد: گروهش آماده همکاری با تولیدکنندگان پوشش‌های نچسب برای تجاری‌سازی این فناوری است.

وی تأکید می‌کند: هدف نهایی این حوزه، ساخت ماده‌ای فراتر از تفلون بدون هیچ‌گونه پی‌اِف‌اِی‌اِس است. ما هنوز به آن نقطه نرسیده‌ایم، اما این گامی مهم در مسیر درست است.

منبع: ایرنا