#221 · Teflon · Short Articles

A misplaced gas cylinder in a DuPont lab in 1938 led to the discovery of a white, slippery powder that would change the world. This was the birth of Teflon — a material so chemically inert and frictionless, it became indispensable in everything from cookware to space technology.

In 1938, at the DuPont laboratories in New Jersey, a chemist named Roy Plunkett was working on a new refrigerant gas called tetrafluoroethylene. One day, he opened a pressurised cylinder of the gas and found that it had stopped flowing. The cylinder was not empty — it weighed the same as when it was full — but no gas came out. Curious, he and his colleague John Beall cut the cylinder open. Inside, they found a strange, waxy white powder coating the interior. It was slippery, inert, and unlike anything they had seen before. This was the accidental discovery of polytetrafluoroethylene, or PTFE — later to be known by the brand name Teflon (new).

The material was a polymerised form of tetrafluoroethylene, a fluorocarbon with an almost perfect chemical inertness. Fluorine atoms, tightly bonded to carbon, created a surface so non-reactive that nothing stuck to it. PTFE had a coefficient of friction lower than almost any other solid, and it resisted corrosion from almost all chemicals. DuPont patented the discovery in 1941 and registered the Teflon (new) trademark in 1945. By 1948, the company was producing nearly a million kilograms of PTFE per year in Parkersburg, West Virginia.

From war to the kitchen

One of the earliest and most critical uses of Teflon (new) came during the Manhattan Project (new). Engineers at the K-25 uranium enrichment plant in Oak Ridge, Tennessee, needed a material that could withstand the corrosive properties of uranium hexafluoride gas, which was used in the gaseous diffusion process to separate uranium isotopes. Teflon (new) proved ideal for coating valves and seals, preventing the gas from reacting with the metal. This application was vital to the success of the project and underscored the material’s unique properties.

The transition from wartime use to domestic life was not far behind. In 1954, a French housewife named Colette Grégoire asked her engineer husband, Marc, to use the slippery substance on their cookware. He had been using it on fishing tackle and other equipment. He experimented and created the first Teflon (new)-coated non-stick pan under the brand name Tefal (new) — a combination of 'Tef' from Teflon (new) and 'al' from aluminium. The product was an instant success in France and soon spread to the rest of the world. In the United States, Marion A. Trozzolo, who had used Teflon (new) in scientific equipment, introduced the first American non-stick pan in 1961 under the brand name 'The Happy Pan'.

The material’s applications extended far beyond the kitchen. Teflon (new) became a staple in the aerospace industry, used to insulate wires in satellites and aircraft, where its high melting point and excellent dielectric properties were essential. It was also used in medical devices, such as catheters and surgical grafts, thanks to its biocompatibility and resistance to bodily fluids. In the 1970s, the company W. L. Gore & Associates developed a breathable, waterproof fabric using Teflon (new) as the base — the result was Gore-Tex (new), a material that revolutionised outdoor clothing and footwear.

The chemistry behind the slip

PTFE is a fluorocarbon polymer, meaning it is made entirely of carbon and fluorine atoms. The strength of the carbon-fluorine bond is key to its properties. These bonds are among the strongest in organic chemistry, making PTFE highly resistant to chemical reactions. It can withstand exposure to acids, bases, solvents, and even highly reactive elements like fluorine gas. This resistance, combined with its low surface energy, means that PTFE does not attract water or other substances. It is hydrophobic and oleophobic — neither water nor oil can wet it.

The material’s low coefficient of friction — between 0.05 and 0.10 when measured against polished steel — makes it one of the slipperiest solids known. This property is why it is used in bearings, gears, and bushings, where it reduces wear and friction without the need for additional lubrication. In the 1990s, researchers discovered that PTFE could be cross-linked using radiation, improving its mechanical properties and making it more suitable for high-temperature applications.

Environmental concerns and the future of [[Teflon]] (new)

Despite its many benefits, the production of Teflon (new) has not been without controversy. For decades, DuPont used a chemical called perfluorooctanoic acid (PFOA), also known as C8, in the manufacturing process. PFOA is a persistent organic pollutant, meaning it does not break down easily in the environment and can accumulate in the food chain. It has been linked to a range of health issues, including cancer and developmental problems. In response to legal action and public concern, DuPont phased out the use of PFOA in 2013.

The company’s spin-off, Chemours, now produces Teflon (new) using an alternative chemical called GenX. While GenX was designed to be less persistent in the environment than PFOA, recent studies suggest that it may still pose significant health and environmental risks. The debate over the safety of PTFE and its production byproducts continues, with some countries and states imposing restrictions on the use of certain PFAS (per- and polyfluoroalkyl substances), the class of chemicals to which PTFE belongs.

PTFE remains one of the most widely used fluoropolymers in the world. It is found in everything from industrial machinery to medical implants. Its discovery in a New Jersey lab in 1938 was a stroke of serendipity — a misplaced cylinder of gas leading to a material that would redefine modern materials science.

Un cilindro de gas mal colocado en un laboratorio de DuPont en 1938 condujo al descubrimiento de un polvo blanco, resbaladizo, que cambiaría el mundo. Este fue el nacimiento del Teflón —un material tan químicamente inerte y sin fricción que se convirtió en indispensable en todo, desde utensilios de cocina hasta tecnología espacial.

En 1938, en los laboratorios DuPont en Nueva Jersey, un químico llamado Roy Plunkett estaba trabajando en un nuevo gas refrigerante llamado tetrafluoroetileno. Un día, abrió un cilindro presurizado del gas y descubrió que había dejado de fluir. El cilindro no estaba vacío — pesaba lo mismo que cuando estaba lleno — pero no salía gas. Intrigado, él y su colega John Beall abrieron el cilindro. Dentro, encontraron un extraño polvo blanquecino y untuoso revistiendo el interior. Era resbaladizo, inerte y completamente distinto de cualquier cosa que hubieran visto antes. Este fue el descubrimiento accidental del politetrafluoroetileno, o PTFE — que más tarde sería conocido por el nombre de marca Teflon (nuevo).

El material era una forma polimerizada de tetrafluoroetileno, un fluorocarbono con una casi perfecta inercia química. Los átomos de flúor, fuertemente unidos al carbono, creaban una superficie tan inreactiva que nada se adhería a ella. El PTFE tenía un coeficiente de fricción más bajo que casi cualquier otro sólido, y resistía la corrosión de casi todos los químicos. DuPont patentó el descubrimiento en 1941 y registró la marca Teflon (nueva) en 1945. Para 1948, la empresa ya producía casi un millón de kilogramos de PTFE al año en Parkersburg, Virginia Occidental.

Desde la guerra hasta la cocina

Uno de los primeros y más críticos usos de Teflon (nueva) ocurrió durante la Manhattan Project (nueva). Ingenieros de la planta de enriquecimiento de uranio K-25 en Oak Ridge, Tennessee, necesitaban un material que pudiera resistir las propiedades corrosivas del gas hexafluoruro de uranio, que se usaba en el proceso de difusión gaseosa para separar isótopos de uranio. Teflon (nueva) resultó ideal para recubrir válvulas y sellos, evitando que el gas reaccionara con el metal. Esta aplicación fue fundamental para el éxito del proyecto y subrayó las propiedades únicas del material.

La transición del uso bélico al uso doméstico no tardó en llegar. En 1954, una ama de casa francesa llamada Colette Grégoire le pidió a su marido ingeniero, Marc, que usara la sustancia resbaladiza en sus utensilios de cocina. Él la había estado usando en aparejos de pesca y otros equipos. Experimentó y creó la primera sartén no pegajosa revestida con Teflon (nueva) bajo la marca Tefal (nueva) — una combinación de 'Tef' de Teflon (nueva) y 'al' del aluminio. El producto fue un éxito inmediato en Francia y pronto se extendió al resto del mundo. En Estados Unidos, Marion A. Trozzolo, quien había usado Teflon (nueva) en equipos científicos, introdujo la primera sartén no pegajosa estadounidense en 1961 bajo la marca 'The Happy Pan'.

Las aplicaciones del material se extendieron mucho más allá de la cocina. Teflon (nueva) se convirtió en un estándar en la industria aeroespacial, usada para aislamiento de cables en satélites y aeronaves, donde su alto punto de fusión y sus excelentes propiedades dieléctricas eran esenciales. También se usó en dispositivos médicos, como catéteres y injertos quirúrgicos, gracias a su biocompatibilidad y resistencia a los fluidos corporales. En la década de 1970, la empresa W. L. Gore & Associates desarrolló un tejido transpirable y impermeable usando Teflon (nueva) como base — el resultado fue Gore-Tex (nueva), un material que revolucionó la ropa y el calzado para exteriores.

La química detrás del resbalón

El PTFE es un polímero fluorocarbonado, lo que significa que está compuesto únicamente de átomos de carbono y flúor. La fuerza del enlace carbono-flúor es clave para sus propiedades. Estos enlaces son algunos de los más fuertes en la química orgánica, lo que hace que el PTFE sea altamente resistente a las reacciones químicas. Puede soportar la exposición a ácidos, bases, disolventes e incluso elementos altamente reactivos como el gas flúor. Esta resistencia, combinada con su baja energía superficial, significa que el PTFE no atrae agua u otras sustancias. Es hidrófobo y oleófobo — ni el agua ni el aceite pueden mojarlo.

El bajo coeficiente de fricción del material — entre 0.05 y 0.10 cuando se mide contra acero pulido — lo convierte en uno de los sólidos más resbaladizos conocidos. Esta propiedad es la razón por la cual se usa en cojinetes, engranajes y rodamientos, donde reduce el desgaste y la fricción sin necesidad de lubricación adicional. En la década de 1990, investigadores descubrieron que el PTFE podía ser entrecruzado usando radiación, mejorando sus propiedades mecánicas y haciéndolo más adecuado para aplicaciones a alta temperatura.

Preocupaciones ambientales y el futuro de [[Teflon]] (nueva)

A pesar de sus muchos beneficios, la producción de Teflon (nueva) no ha estado exenta de controversia. Durante décadas, DuPont usó un químico llamado ácido perfluorooctanoico (PFOA), también conocido como C8, en el proceso de fabricación. El PFOA es un contaminante orgánico persistente, lo que significa que no se degrada fácilmente en el medio ambiente y puede acumularse en la cadena alimentaria. Se ha relacionado con una variedad de problemas de salud, incluyendo cáncer y trastornos del desarrollo. En respuesta a acciones legales y preocupaciones públicas, DuPont dejó de usar PFOA en 2013.

La empresa derivada de DuPont, Chemours, ahora produce Teflon (nueva) usando un químico alternativo llamado GenX. Aunque GenX fue diseñado para ser menos persistente en el medio ambiente que el PFOA, estudios recientes sugieren que podría seguir presentando riesgos significativos para la salud y el medio ambiente. El debate sobre la seguridad del PTFE y sus subproductos de producción continúa, con algunos países y estados imponiendo restricciones al uso de ciertos PFAS (per- y polifluoroalquilos), la clase de químicos a la que pertenece el PTFE.

El PTFE sigue siendo uno de los fluoropolímeros más utilizados del mundo. Se encuentra en todo, desde maquinaria industrial hasta implantes médicos. Su descubrimiento en un laboratorio de Nueva Jersey en 1938 fue un golpe de suerte — un cilindro de gas mal colocado que llevó a un material que redefiniría la ciencia de los materiales modernos.

Um cilindro de gás mal colocado em um laboratório da DuPont em 1938 levou à descoberta de uma substância branca e escorregadia que mudaria o mundo. Nasceu assim o Teflon — um material tão quimicamente inerte e sem atrito que tornou-se indispensável em tudo, desde utensílios de cozinha até tecnologia espacial.

Em 1938, nos laboratórios da DuPont em Nova Jersey, um químico chamado Roy Plunkett estava trabalhando em um novo gás refrigerante chamado tetrafluoretileno. Um dia, ele abriu um cilindro pressurizado do gás e descobriu que ele havia parado de fluir. O cilindro não estava vazio — pesava o mesmo que quando estava cheio — mas nenhum gás saía. Curioso, ele e seu colega John Beall cortaram o cilindro. Dentro, encontraram uma estranha poeira branca e cerosa revestindo o interior. Era escorregadia, inerte e diferente de qualquer coisa que já tivessem visto. Esta foi a descoberta acidental do politetrafluoretileno, ou PTFE — mais tarde conhecido pela marca comercial Teflon (new).

O material era uma forma polimerizada de tetrafluoretileno, um fluorcarbono com uma quase perfeita inércia química. Átomos de flúor, fortemente ligados ao carbono, criavam uma superfície tão não reativa que nada se grudava a ela. O PTFE tinha um coeficiente de atrito menor do que quase qualquer outro sólido, e resistia à corrosão de quase todos os químicos. A DuPont patenteou a descoberta em 1941 e registrou a marca comercial Teflon (new) em 1945. Em 1948, a empresa já estava produzindo quase um milhão de quilogramas de PTFE por ano em Parkersburg, Virgínia Ocidental.

Da guerra à cozinha

Um dos primeiros e mais críticos usos do Teflon (new) ocorreu durante o Manhattan Project (new). Engenheiros da usina de enriquecimento de urânio K-25 em Oak Ridge, Tennessee, precisavam de um material que pudesse resistir às propriedades corrosivas do gás hexafluoreto de urânio, usado no processo de difusão gasosa para separar isótopos de urânio. O Teflon (new) provou-se ideal para revestir válvulas e vedas, impedindo que o gás reagisse com o metal. Esta aplicação foi vital para o sucesso do projeto e sublinhou as propriedades únicas do material.

A transição do uso bélico para a vida doméstica não tardou. Em 1954, uma dona de casa francesa chamada Colette Grégoire pediu ao seu marido, Marc, um engenheiro, que usasse a substância escorregadia em seus utensílios de cozinha. Ele vinha usando-a em equipamentos de pesca e outros materiais. Ele experimentou e criou a primeira panela antiaderente revestida com Teflon (new) sob a marca Tefal (new) — uma combinação de "Tef" de Teflon (new) e "al" do alumínio. O produto foi um sucesso imediato na França e logo se espalhou pelo resto do mundo. Nos Estados Unidos, Marion A. Trozzolo, que já usava Teflon (new) em equipamentos científicos, introduziu a primeira panela antiaderente americana em 1961 sob a marca "The Happy Pan".

As aplicações do material ultrapassaram longe a cozinha. O Teflon (new) tornou-se essencial na indústria aeroespacial, usado para isolar cabos em satélites e aeronaves, onde seu ponto de fusão elevado e suas excelentes propriedades dielétricas eram fundamentais. Foi também usado em dispositivos médicos, como cateteres e enxertos cirúrgicos, graças à sua biocompatibilidade e resistência aos fluidos corporais. Na década de 1970, a empresa W. L. Gore & Associates desenvolveu um tecido respirável e à prova d'água usando o Teflon (new) como base — o resultado foi o Gore-Tex (new), um material que revolucionou a vestimenta e o calçado para esportes ao ar livre.

A química por trás do escorregamento

O PTFE é um polímero fluorcarbonado, ou seja, é composto exclusivamente por átomos de carbono e flúor. A força da ligação carbono-flúor é a chave para suas propriedades. Essas ligações são algumas das mais fortes da química orgânica, tornando o PTFE altamente resistente a reações químicas. Ele pode suportar a exposição a ácidos, bases, solventes e até mesmo elementos altamente reativos como o gás flúor. Essa resistência, combinada com sua baixa energia superficial, significa que o PTFE não atrai água ou outras substâncias. É hidrofóbico e oleofóbico — nem água nem óleo conseguem molhá-lo.

O baixo coeficiente de atrito do material — entre 0,05 e 0,10 quando medido contra aço polido — torna-o um dos sólidos mais escorregadios conhecidos. Esta propriedade é o motivo pelo qual é usado em mancais, engrenagens e buchas, onde reduz o desgaste e o atrito sem a necessidade de lubrificação adicional. Na década de 1990, pesquisadores descobriram que o PTFE podia ser reticulado usando radiação, melhorando suas propriedades mecânicas e tornando-o mais adequado para aplicações em altas temperaturas.

Preocupações ambientais e o futuro do [[Teflon]] (new)

Apesar de suas muitas vantagens, a produção do Teflon (new) não tem sido isenta de controvérsias. Durante décadas, a DuPont usou um químico chamado ácido perfluorooctanóico (PFOA), também conhecido como C8, no processo de fabricação. O PFOA é um poluente orgânico persistente, o que significa que não se decompõe facilmente no ambiente e pode se acumular na cadeia alimentar. Ele foi associado a uma série de problemas de saúde, incluindo câncer e problemas de desenvolvimento. Diante de ações legais e preocupações públicas, a DuPont eliminou o uso do PFOA em 2013.

A spin-off da empresa, Chemours, agora produz o Teflon (new) usando um químico alternativo chamado GenX. Embora o GenX tenha sido projetado para ser menos persistente no ambiente do que o PFOA, estudos recentes sugerem que ele ainda pode representar riscos significativos à saúde e ao meio ambiente. O debate sobre a segurança do PTFE e seus subprodutos de fabricação continua, com alguns países e estados impondo restrições ao uso de certos PFAS (per- e polifluoroalquilas), a classe de químicos à qual o PTFE pertence.

O PTFE permanece um dos fluoropolímeros mais amplamente utilizados do mundo. É encontrado em praticamente tudo, desde máquinas industriais até implantes médicos. Sua descoberta em um laboratório da Nova Jersey em 1938 foi um golpe de sorte — um cilindro de gás mal colocado levando a um material que redefiniu a ciência dos materiais modernos.

1938年、デュポンの研究室で誤って配置されたガスシリンダーが、世界を変える白く滑らかな粉を発見するきっかけとなった。この物質はテフロンと名付けられ、化学的に不活性で摩擦が極めて少なく、調理器具から宇宙技術に至るまで、さまざまな分野で不可欠なものとなった。

1938年、ニュージャージー州のデュポン研究所で、化学者ロイ・プランケットは新しい冷媒ガスであるテトラフルオロエチレンの研究をしていた。ある日、彼はガスの圧縮シリンダーを開けたが、ガスが流れ出してこないことに気づいた。シリンダーは空っぽではなかった。満タンのときと同じ重さだったにもかかわらず、ガスは出てこなかった。彼と同僚のジョン・ベールは興味を抱き、シリンダーを切り開いた。中には、内側に白くワックス状の不思議な粉が塗りつけてあるのが見えた。それは滑らかで反応性がなく、これまで見たことのないような物質だった。こうして、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）が偶然に発見された。後にこの物質はブランド名Teflon（new）として知られるようになった。

この物質は、テトラフルオロエチレンの重合体であり、ほぼ完全な化学的不活性を備えたフッ素炭化水素である。炭素に強く結合したフッ素原子が、反応性の非常に低い表面を形成していた。PTFEの摩擦係数は、ほぼすべての固体の中で最も低く、ほぼすべての化学物質に対して腐食を防ぐ能力を持っていた。デュポンは1941年にこの発見を特許出願し、1945年にTeflon（new）という商標を登録した。1948年までには、西バージニア州パーカーズバーグで年間ほぼ1000キログラムのPTFEが生産されるようになった。

戦時からキッチンへ

Teflon（new）の最も早い時期の重要な用途の一つは、Manhattan Project（new）中であった。テネシー州オークリッジにあるK-25ウラン濃縮施設のエンジニアたちは、ガス状拡散法でウラン同位体を分離するために使用されるフッ化ウラン（VI）ガスの腐食性に耐えられる素材を探していた。Teflon（new）はバルブやシールのコーティングに最適であり、ガスが金属と反応することを防いだ。この応用はプロジェクトの成功に不可欠であり、この素材の独自性を浮き彫りにした。

戦時中の使用から家庭への移行はすぐそこまで迫っていた。1954年、あるフランス人の主婦コレット・グレゴワールが、エンジニアの夫マルクに調理器具にこの滑らかな物質を使用するよう頼んだ。彼は釣り用具や他の機器にも使っていた。彼は実験を重ね、Teflon（new）をコーティングした最初のフッ素加工のフライパンを、Tefal（new）というブランド名で作り上げた。このブランド名は、Teflon（new）から「Tef」を取り、「al」はアルミニウムから取ったものである。この製品はフランスで即座にヒットし、やがて世界中に広がった。アメリカでは、科学機器でTeflon（new）を使用していたマリオン・A・トロッツォロが、1961年に「The Happy Pan」というブランド名で最初のアメリカ製フッ素加工フライパンを発売した。

この素材の応用範囲はキッチンにとどまらなかった。Teflon（new）は航空宇宙産業の必需品となり、その高い融点と優れた誘電特性により、衛星や飛行機のワイヤーの絶縁に使用された。また、その生体適合性と体液に対する耐性により、カテーテルや外科用グラフトなどの医療機器にも使われた。1970年代には、W・L・ゴア＆アソシエイツという会社がTeflon（new）を基盤とした通気性と防水性のある生地を開発した。その結果として生まれたのがGore-Tex（new）であり、これはアウトドア用の衣料品や靴を一変させた。

滑らかさの化学

PTFEはフッ素炭化水素の重合体であり、炭素とフッ素原子だけで構成されている。炭素とフッ素の結合の強さがその特性の鍵である。この結合は有機化学の中でも最も強固であり、PTFEは化学反応に対して非常に強い耐性を持つ。それは酸やアルカリ、溶剤、さらにはフッ素ガスのような非常に反応性の高い元素にも耐えることができる。この耐性と低い表面エネルギーが、PTFEが水や他の物質を引き寄せない理由である。PTFEは親水性も親油性もなく、水も油も濡らすことができない。

この素材の摩擦係数は、研磨された鋼に対して0.05から0.10の間であり、最も滑らかな固体の一つである。この特性により、潤滑剤を追加することなく摩耗や摩擦を減らすために、ベアリングやギア、ブッシュに使用される。1990年代には、研究者たちが放射線を使ってPTFEを架橋させることで、その機械的特性を改善し、高温用途に適した素材にできることが発見された。

環境問題と[[Teflon]]（new）の未来

多くの利点を備えながらも、Teflon（new）の製造には長い間、議論を呼ぶ点もあった。何十年もの間、デュポンは製造工程でパーフルオロオクタノ酸（PFOA）、通称C8という化学物質を使用していた。PFOAは環境に簡単に分解されず、食物連鎖に蓄積する持続性有機汚染物質である。癌や発達障害など、さまざまな健康問題と関連している。法的措置と公衆の関心に応える形で、デュポンは2013年にPFOAの使用を段階的に廃止した。

同社のスピンオフ企業であるケマーズは、今やTeflon（new）の製造にPFOAの代わりにGenXという化学物質を使用している。GenXは環境中でより分解されやすいように設計されているが、最近の研究によれば、依然として重大な健康および環境リスクをもたらす可能性がある。PTFEとその副生成物の安全性に関する議論は続いており、PTFEが属するPFAS（パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質）の一部の物質の使用を規制する動きがいくつかの国や州で起こっている。

PTFEは今なお世界で最も広く使用されているフッ素系重合体の一つである。それは産業機械から医療用インプラントに至るまで、あらゆる場面で見られる。1938年のニュージャージー州の研究所でのその発見は、ガスのシリンダーの誤置きから始まった偶然の産物であり、現代の素材科学を再定義する物質を生み出した。

Sebuah silinder gas yang ditempatkan secara salah di laboratorium DuPont pada tahun 1938 mengarah pada penemuan serbuk putih yang licin yang akan mengubah dunia. Inilah kelahiran Teflon — bahan yang begitu inert secara kimiawi dan tanpa gesekan, hingga menjadi tak tergantikan dalam berbagai hal, mulai dari peralatan memasak hingga teknologi luar angkasa.

Pada tahun 1938, di laboratorium DuPont di New Jersey, seorang kimiawan bernama Roy Plunkett sedang bekerja pada gas pendingin baru yang disebut tetrafluoroethylene. Suatu hari, ia membuka silinder bertekanan dari gas tersebut dan menemukan bahwa gasnya berhenti mengalir. Silinder itu tidak kosong — bobotnya sama seperti ketika penuh — tetapi tidak ada gas yang keluar. Penasaran, ia dan rekan sejawatnya, John Beall, memotong silinder tersebut. Di dalamnya, mereka menemukan serbuk putih berwana lilin aneh yang melapisi bagian dalam. Serbuk itu licin, inert, dan berbeda dari apa pun yang pernah mereka lihat sebelumnya. Ini adalah penemuan kebetulan dari poli-tetrafluoroethylene, atau PTFE — yang kemudian dikenal dengan merek dagang Teflon (new).

Material ini adalah bentuk polimer dari tetrafluoroethylene, sebuah fluorokarbon dengan hampir kesempurnaan ketidaktergantungan kimia. Atom fluorin, yang terikat erat pada karbon, menciptakan permukaan yang sangat tidak reaktif sehingga tidak ada yang menempel padanya. PTFE memiliki koefisien gesekan yang lebih rendah daripada hampir semua padatan lainnya, dan menolak korosi dari hampir semua bahan kimia. DuPont mematenkan penemuan ini pada tahun 1941 dan mendaftarkan merek dagang Teflon (new) pada tahun 1945. Pada tahun 1948, perusahaan memproduksi hampir satu juta kilogram PTFE per tahun di Parkersburg, Virginia Barat.

Dari perang ke dapur

Salah satu penggunaan awal dan paling kritis dari Teflon (new) terjadi selama Manhattan Project (new). Insinyur di pabrik konsentrasi uranium K-25 di Oak Ridge, Tennessee, membutuhkan material yang dapat menahan sifat korosif dari gas uranium heksafluorida, yang digunakan dalam proses difusi gas untuk memisahkan isotop uranium. Teflon (new) terbukti ideal untuk melapisi katup dan segel, mencegah gas bereaksi dengan logam. Aplikasi ini sangat penting bagi keberhasilan proyek tersebut dan menegaskan sifat unik material tersebut.

Transisi dari penggunaan perang ke kehidupan domestik tidak lama setelahnya. Pada tahun 1954, seorang ibu rumah tangga Prancis bernama Colette Grégoire meminta suaminya, Marc, seorang insinyur, untuk menggunakan bahan licin tersebut pada peralatan masak mereka. Ia sebelumnya telah menggunakannya pada alat pancing dan peralatan lainnya. Ia bereksperimen dan menciptakan panci anti lengket pertama yang dilapisi Teflon (new) di bawah merek dagang Tefal (new) — kombinasi dari "Tef" dari Teflon (new) dan "al" dari aluminium. Produk ini langsung sukses di Prancis dan segera menyebar ke seluruh dunia. Di Amerika Serikat, Marion A. Trozzolo, yang sebelumnya telah menggunakan Teflon (new) dalam peralatan ilmiah, memperkenalkan panci anti lengket pertama Amerika pada tahun 1961 di bawah merek dagang "The Happy Pan".

Aplikasi material ini meluas jauh melebihi dapur. Teflon (new) menjadi standar di industri luar angkasa, digunakan untuk melapisi kabel di satelit dan pesawat terbang, di mana titik leleh tinggi dan sifat dielektrik yang baik sangat penting. Material ini juga digunakan dalam perangkat medis, seperti kateter dan graft bedah, berkat kompatibilitas biologisnya dan ketahanan terhadap cairan tubuh. Pada tahun 1970-an, perusahaan W. L. Gore & Associates mengembangkan kain yang tahan air dan bernapas menggunakan Teflon (new) sebagai dasar — hasilnya adalah Gore-Tex (new), material yang merevolusi pakaian dan alas kaki luar ruangan.

Kimia di balik kegesekan

PTFE adalah polimer fluorokarbon, artinya seluruhnya terdiri dari atom karbon dan fluorin. Kekuatan ikatan karbon-fluorin adalah kunci sifat-sifatnya. Ikatan-ikatan ini termasuk yang paling kuat dalam kimia organik, membuat PTFE sangat tahan terhadap reaksi kimia. Ia mampu menahan paparan asam, basa, pelarut, dan bahkan elemen yang sangat reaktif seperti gas fluorin. Ketahanan ini, yang dikombinasikan dengan energi permukaan yang rendah, berarti PTFE tidak menarik air atau bahan lain. Ia bersifat hidrofobik dan oleofobik — air maupun minyak tidak dapat membasahinya.

Koefisien gesekan material yang rendah — antara 0,05 dan 0,10 ketika diukur terhadap baja yang dihaluskan — membuatnya salah satu padatan yang paling licin. Inilah sebabnya material ini digunakan dalam bantalan, roda gigi, dan bushing, di mana gesekan dan keausan dapat dikurangi tanpa perlunya pelumas tambahan. Pada tahun 1990-an, para peneliti menemukan bahwa PTFE dapat dihubungkan silang menggunakan radiasi, meningkatkan sifat mekaniknya dan membuatnya lebih cocok untuk aplikasi suhu tinggi.

Kekhawatiran lingkungan dan masa depan [[Teflon]] (new)

Meskipun memiliki banyak manfaat, produksi Teflon (new) tidak lepas dari kontroversi. Selama beberapa dekade, DuPont menggunakan bahan kimia bernama perfluorooctanoic acid (PFOA), yang juga dikenal sebagai C8, dalam proses produksinya. PFOA adalah polutan organik yang tahan lama, artinya tidak mudah terurai di lingkungan dan dapat menumpuk dalam rantai makanan. Bahan ini dikaitkan dengan berbagai masalah kesehatan, termasuk kanker dan gangguan perkembangan. Sebagai respons terhadap tuntutan hukum dan kekhawatiran publik, DuPont menghentikan penggunaan PFOA pada tahun 2013.

Perusahaan anak DuPont, Chemours, kini memproduksi Teflon (new) menggunakan bahan kimia alternatif yang disebut GenX. Meskipun GenX dirancang untuk lebih mudah terurai di lingkungan daripada PFOA, studi-studi terbaru menunjukkan bahwa bahan ini mungkin masih menimbulkan risiko kesehatan dan lingkungan yang signifikan. Perdebatan mengenai keamanan PTFE dan produk samping produksinya terus berlangsung, dengan beberapa negara dan wilayah menetapkan pembatasan penggunaan PFAS tertentu (per- dan polyfluoroalkil substances), kelas bahan kimia tempat PTFE termasuk.

PTFE tetap menjadi salah satu fluoropolimer paling banyak digunakan di dunia. Ia ditemukan dalam segala hal, mulai dari mesin industri hingga implan medis. Penemuan material ini di laboratorium New Jersey pada tahun 1938 adalah keberuntungan yang tak terduga — sebuah silinder gas yang salah tempat mengarah pada material yang akan mengubah ilmu material modern.

Un cylindre de gaz malencontreusement placé dans un laboratoire de DuPont en 1938 a conduit à la découverte d'une poudre blanche et glissante qui allait changer le monde. C'était la naissance du Téflon — un matériau si chimiquement inerte et sans frottement, qu'il devint indispensable, des ustensiles de cuisine à la technologie spatiale.

En 1938, dans les laboratoires DuPont du New Jersey, un chimiste nommé Roy Plunkett travaillait sur un nouveau gaz frigorigène appelé tétrafluoroéthylène. Un jour, il ouvrit un cylindre sous pression de ce gaz et découvrit qu'il ne s'écoulait plus. Le cylindre n'était pas vide — il pesait autant qu'en étant plein — mais aucun gaz ne sortait. Curieux, il et son collègue John Beall ouvrirent le cylindre. À l'intérieur, ils trouvèrent une étrange poudre blanche, cireuse, recouvrant l'intérieur. Elle était glissante, inerte, et différente de tout ce qu'ils avaient vu auparavant. C'était la découverte fortuite du polytétrafluoroéthylène, ou PTFE — plus tard connu sous le nom de marque Teflon (nouveau).

Le matériau était une forme polymérisée du tétrafluoroéthylène, un fluorocarbone dont l'inertie chimique était presque parfaite. Les atomes de fluor, fortement liés au carbone, formaient une surface si non réactive que rien ne s'y attachait. Le PTFE avait un coefficient de frottement inférieur à presque tous les autres solides, et il résistait à la corrosion presque de toutes les substances chimiques. DuPont breveta la découverte en 1941 et enregistra la marque Teflon (nouveau) en 1945. D'ici 1948, l'entreprise produisait près d'un million de kilogrammes de PTFE par an à Parkersburg, dans le West Virginia.

De la guerre à la cuisine

L'une des premières et des utilisations les plus critiques du Teflon (nouveau) eut lieu pendant la Manhattan Project (nouveau). Des ingénieurs de l'usine d'enrichissement de l'uranium K-25 à Oak Ridge, dans le Tennessee, avaient besoin d'un matériau capable de résister aux propriétés corrosives du gaz hexafluorure d'uranium, utilisé dans le processus de diffusion gazeuse pour séparer les isotopes d'uranium. Le Teflon (nouveau) s'est avéré idéal pour enduire les vannes et les joints, empêchant ainsi le gaz de réagir avec le métal. Cette application fut cruciale pour le succès du projet et souligna les propriétés uniques du matériau.

La transition de l'utilisation militaire à l'usage domestique ne tarda pas. En 1954, une épouse de ménage française nommée Colette Grégoire demanda à son mari ingénieur, Marc, d'utiliser la substance glissante sur leurs ustensiles de cuisine. Il l'avait auparavant utilisée sur des équipements de pêche et d'autres outils. Il expérimenta et créa la première poêle antiadhésive recouverte de Teflon (nouveau) sous la marque Tefal (nouveau) — un mélange de « Tef » tiré de Teflon (nouveau) et de « al » pour aluminium. Le produit fut un succès immédiat en France et bientôt se répandit dans le reste du monde. Aux États-Unis, Marion A. Trozzolo, qui avait utilisé Teflon (nouveau) dans des équipements scientifiques, introduisit la première poêle antiadhésive américaine en 1961 sous la marque « The Happy Pan ».

Les applications du matériau s'étendirent bien au-delà de la cuisine. Le Teflon (nouveau) devint un pilier de l'industrie aérospatiale, utilisé pour isoler les câbles dans les satellites et les avions, où son point de fusion élevé et ses excellentes propriétés diélectriques étaient essentiels. Il fut également utilisé dans les dispositifs médicaux, tels que les cathéters et les greffons chirurgicaux, grâce à sa biocompatibilité et sa résistance aux fluides corporels. Dans les années 1970, l'entreprise W. L. Gore & Associates développa un tissu respirant et imperméable en utilisant le Teflon (nouveau) comme base — le résultat fut Gore-Tex (nouveau), un matériau qui révolutionna les vêtements et chaussures d'extérieur.

La chimie derrière la glissade

Le PTFE est un polymère fluorocarboné, ce qui signifie qu'il est composé uniquement d'atomes de carbone et de fluor. La force du lien carbone-fluor est essentielle à ses propriétés. Ces liaisons sont parmi les plus fortes de la chimie organique, ce qui rend le PTFE extrêmement résistant aux réactions chimiques. Il peut résister à l'exposition aux acides, aux bases, aux solvants et même aux éléments très réactifs comme le gaz fluor. Cette résistance, combinée à son faible énergie de surface, signifie que le PTFE n'attire pas l'eau ou d'autres substances. Il est hydrophobe et oléophobe — ni l'eau ni l'huile ne peuvent le mouiller.

Le faible coefficient de frottement du matériau — compris entre 0,05 et 0,10 lorsqu'il est mesuré contre de l'acier poli — en fait l'un des solides les plus glissants connus. Cette propriété explique pourquoi il est utilisé dans les paliers, les engrenages et les coussinets, où il réduit l'usure et le frottement sans avoir besoin d'un lubrifiant supplémentaire. Dans les années 1990, des chercheurs découvrirent que le PTFE pouvait être réticulé à l'aide de rayonnements, ce qui améliorait ses propriétés mécaniques et le rendait plus adapté aux applications à haute température.

Préoccupations environnementales et l'avenir du [[Teflon]] (nouveau)

Malgré ses nombreux avantages, la production du Teflon (nouveau) n'a pas été sans controverse. Pendant des décennies, DuPont a utilisé un produit chimique appelé acide perfluorooctanoïque (PFOA), également connu sous le nom de C8, dans le processus de fabrication. Le PFOA est un polluant organique persistant, ce qui signifie qu'il ne se dégrade pas facilement dans l'environnement et peut s'accumuler dans la chaîne alimentaire. Il a été lié à une série de problèmes de santé, y compris le cancer et les troubles du développement. Face à des actions juridiques et à des préoccupations publiques, DuPont a arrêté l'utilisation du PFOA en 2013.

Sa filiale, Chemours, produit désormais du Teflon (nouveau) en utilisant un produit chimique alternatif appelé GenX. Bien que le GenX ait été conçu pour être moins persistant dans l'environnement que le PFOA, des études récentes suggèrent qu'il pourrait toujours poser des risques importants pour la santé et l'environnement. Le débat sur la sécurité du PTFE et de ses sous-produits de fabrication continue, avec certains pays et États imposant des restrictions sur l'utilisation de certains PFAS (per- et polyfluoroalkyl substances), la classe de produits chimiques à laquelle appartient le PTFE.

Le PTFE reste l'un des fluoropolymères les plus utilisés au monde. On le trouve dans tout, des machines industrielles aux implants médicaux. Sa découverte dans un laboratoire du New Jersey en 1938 fut un coup de chance — un cylindre de gaz mal placé menant à un matériau qui redéfinirait la science moderne des matériaux.

في مختبر تابع لشركة دو بونت عام 1938، أدى غلق خاطئ ل통 غاز إلى اكتشاف مسحوق أبيض زلّاق سيغير العالم. هكذا وُلد التفلون — مادة كيميائية معزولة تمامًا وزلقة إلى حد لا يُصدق، أصبحت لا غنى عنها في كل شيء، من أدوات الطهي إلى تقنيات الفضاء.

في عام 1938، في مختبرات شركة دو بونت في نيو جيرسي، كان كيميائي يُدعى روي بلنكت يعمل على غاز مبرد جديد يُسمى التترافلوروإيثيلين. في يوم من الأيام، فتح أسطوانة تحتوي على الغاز ووجد أن تدفقه توقف. الأسطوانة لم تكن فارغة — كانت تحمل نفس الوزن عندما كانت مملوءة — ولكن لم يخرج منها أي غاز. فاستغرقه الفضول هو وشريكه جون بيال لفتح الأسطوانة. وجدوا بداخلها مسحوقًا أبيض غريبًا مغطّيًا الجدران الداخلية. كان هذا المسحوق زلقًا ولامعًا، ولا يتفاعل مع أي شيء، وهو أمر لم يسبق له مثيل. هذا الاكتشاف العفوي كان هو بوليمر التترافلوروإيثيلين أو PTFE، والذي أصبح لاحقًا معروفًا باسم العلامة التجارية Teflon (جديد).

كان هذا المادّة شكلًا مُبَوَّضًا من التترافلوروإيثيلين، وهو فلورو كربون يتمتع بانعدام تفاعله الكيميائي تقريبًا. ذرات الفلورين المرتبطة بإحكام بالكربون أنشأت سطحًا لا يتفاعل مع أي شيء تقريبًا، بحيث لم يلتصق به أي شيء. كان معامل الاحتكاك لـ PTFE أقل من أي مادة صلبة تقريبًا، كما أنه مقاوم للتآكل من قبل جميع المواد الكيميائية تقريبًا. حصلت شركة دو بونت على براءة اختراع لهذا الاكتشاف في عام 1941 وسجّلت العلامة التجارية Teflon (جديد) في عام 1945. بحلول عام 1948، كانت الشركة تنتج ما يقارب مليون كجم من PTFE سنويًا في باركرسبيرغ، ويست فرجينيا.

من الحرب إلى المطبخ

من بين الاستخدامات المبكرة والهامة لـ Teflon (جديد) كانت خلال Manhattan Project (جديد). كان المهندسون في مصنع تخصيب اليورانيوم K-25 في أوكلاند، تينيسي، بحاجة إلى مادة يمكنها الصمود أمام خصائص غاز هكسافلورواليورانيوم التآكلي، والذي استخدم في عملية الانتشار الغازي لفصل نظائر اليورانيوم. أثبت Teflon (جديد) أنه مثالي لطلاء الصمامات والخراطيم، ومنع الغاز من التفاعل مع المعادن. كان هذا التطبيق جوهريًا لنجاح المشروع وسلط الضوء على خصائص المادة الفريدة.

لم تتأخر الانتقال من الاستخدامات العسكرية إلى الحياة اليومية كثيرًا. في عام 1954، طلبت ربة منزل فرنسية تُدعى كوليت غريغوار من زوجها المهندس مارك استخدام هذه المادة الزلقة على أدوات الطهي. كان يستخدمها سابقًا على معدات الصيد والآلات الأخرى. قام بتجربة وصنع أول مقلاة غير لاصقة مغطاة بـ Teflon (جديد) تحت علامة Tefal (جديد) — وهي مزيج من "تيف" من Teflon (جديد) و"أل" من الألومنيوم. كان المنتج ناجحًا فورًا في فرنسا، وانتشر سريعًا إلى بقية أنحاء العالم. في الولايات المتحدة، قدم ماريون أ. تروزولو، الذي استخدم Teflon (جديد) في المعدات العلمية، أول مقلاة أمريكية غير لاصقة في عام 1961 تحت العلامة التجارية "The Happy Pan".

تمتد تطبيقات هذه المادة إلى ما وراء المطبخ. أصبح Teflon (جديد) عنصرًا أساسيًا في صناعة الطيران، حيث تستخدم لعزل الأسلاك في الأقمار الصناعية والطائرات، حيث كانت درجة انصهارها العالية وخصائصها الكهربائية الممتازة ضرورية. كما استخدمت في الأجهزة الطبية مثل القسطرة الجراحية والأنابيب الجراحية، بفضل توافقها الحيوي ومقاومتها للسوائل الجسدية. في سبعينيات القرن العشرين، طورت شركة W. L. Gore & Associates نسيجًا مضادًا للماء ومُنفّذًا باستخدام Teflon (جديد) كأساس — وكانت النتيجة Gore-Tex (جديد)، وهي مادة أحدثت ثورة في ملابس و أحذية الفصول الباردة.

الكيمياء وراء الانزلاق

PTFE هو بوليمر فلورو كربون، مما يعني أنه مصنوع تمامًا من ذرات الكربون والفلورين. قوة رابطة الكربون-الفلورين هي المفتاح لخصائصه. هذه الروابط من أقوى الروابط في الكيمياء العضوية، مما يجعل PTFE مقاومًا للغاية للتغيرات الكيميائية. يمكنه الصمود أمام التعرض للأحماض والقواعد والمذيبات وحتى العناصر التفاعلية للغاية مثل غاز الفلورين. هذه المقاومة، مضافًا إليها طاقته السطحية المنخفضة، تعني أن PTFE لا يجذب الماء أو المواد الأخرى. فهو مقاوم للماء والزيوت — لا يمكن للماء أو الزيت أن يبللاه.

معامل الاحتكاك المنخفض لهذا المادّة — بين 0.05 و 0.10 عند قياسه مقابل الفولاذ المصقول — يجعله من أملس المواد الصلبة المعروفة. هذه الخاصية هي السبب في استخدامه في المحامل والروسومات والدبابيس، حيث يقلل من التآكل والاحتكاك دون الحاجة إلى التشحيم الإضافي. في تسعينيات القرن العشرين، اكتشف الباحثون أن PTFE يمكن أن يُربط بطرق أخرى باستخدام الإشعاع، مما يحسّن خصائصه الميكانيكية ويجعله أكثر مناسبة للاستخدامات ذات درجات الحرارة المرتفعة.

المخاوف البيئية والمستقبل لـ [[Teflon]] (جديد)

رغم فوائدها العديدة، لم تخلو إنتاجية Teflon (جديد) من الجدل. لعقود، استخدمت شركة دو بونت مادة كيميائية تُدعى حمض التترافلوروأكتانويك (PFOA)، والتي تُعرف أيضًا باسم C8، في عملية الإنتاج. PFOA هو تلوث عضوي مستمر، مما يعني أنه لا يتحلل بسهولة في البيئة ويمكن أن يتراكم في سلسلة الغذاء. ويرتبط هذا بالعديد من المشكلات الصحية، بما في ذلك السرطان والمشاكل التنموية. في رد فعل على الإجراءات القانونية والمخاوف العامة، أوقفت شركة دو بونت استخدام PFOA في عام 2013.

الشركة الفرعية الآن، كيمورز، تنتج Teflon (جديد) باستخدام مادة كيميائية بديلة تُسمى GenX. على الرغم من تصميم GenX ليكون أقل استمرارية في البيئة من PFOA، إلا أن الدراسات الحديثة تشير إلى أنه قد يظل يحمل مخاطر صحية وبيئية كبيرة. يستمر النقاش حول أمان PTFE ونواتج إنتاجه، مع فرض بعض البلدان والولايات قيودًا على استخدام بعض PFAS (المواد المضافة بفلورو و بولي فلورو ألكيل)، وهي فئة المواد الكيميائية التي ينتمي إليها PTFE.

PTFE ما زال من أكثر البوليمرات الفلورية استخدامًا في العالم. يُستخدم في كل شيء من الماكينات الصناعية إلى الزراعة الطبية. اكتُشف في مختبر في نيو جيرسي عام 1938 كان مناسبًا بشكل عفوي — أسطوانة غاز مفقودة أدت إلى مادة ستغير علم المواد الحديث.

Ein falsch platziertes Gaszylinder in einem DuPont-Labor im Jahr 1938 führte zur Entdeckung eines weißen, glitschigen Pulvers, das die Welt verändern sollte. Dies war die Geburt des Teflons — eines Materials, das so chemisch inaktiv und reibungslos ist, dass es in allem von Kochgeschirr bis hin zur Raumfahrttechnik unverzichtbar wurde.

Im Jahr 1938 arbeitete im Labor der DuPont in New Jersey ein Chemiker namens Roy Plunkett an einem neuen Kältemittel namens Tetrafluorethylen. Eines Tages öffnete er eine Druckflasche mit dem Gas und stellte fest, dass es nicht mehr floss. Die Flasche war nicht leer – sie wog genauso viel wie voll –, doch kein Gas kam heraus. Neugierig schnitten er und sein Kollege John Beall die Flasche auf. Darin fanden sie eine seltsame, wachsartige, weiße Masse, die die Innenfläche bedeckte. Sie war rutschig, träge und wie nichts, das sie zuvor gesehen hatten. Dies war die zufällige Entdeckung von Polytetrafluorethylen, oder PTFE – später unter dem Markennamen Teflon (new) bekannt.

Das Material war eine polymerisierte Form von Tetrafluorethylen, ein Fluorkohlenwasserstoff mit fast perfekter chemischer Trägheit. Fluoratome, eng an Kohlenstoff gebunden, erzeugten eine so unreaktive Oberfläche, dass nichts daran haften blieb. PTFE hatte einen Reibungskoeffizienten, der niedriger war als fast jeder andere feste Stoff, und es war fast allen Chemikalien gegenüber korrosionsbeständig. DuPont meldete die Entdeckung 1941 zum Patent an und registrierte 1945 den Markennamen Teflon (new). Bis 1948 produzierte das Unternehmen in Parkersburg, West Virginia, fast eine Million Kilogramm PTFE pro Jahr.

Von Krieg zum Haushalt

Eine der frühesten und wichtigsten Anwendungen von Teflon (new) fand während des Manhattan Project (new) statt. Ingenieure in der Urananreicherungsanlage K-25 in Oak Ridge, Tennessee, benötigten einen Stoff, der den korrosiven Eigenschaften des Uranhexafluorid-Gases standhalten konnte, das bei der Gasdiffusionsmethode zur Trennung von Uranisotopen verwendet wurde. Teflon (new) erwies sich als ideal, um Ventile und Dichtungen zu beschichten, wodurch verhindert wurde, dass das Gas mit dem Metall reagierte. Diese Anwendung war entscheidend für den Erfolg des Projekts und unterstrich die besonderen Eigenschaften des Materials.

Der Übergang von der Kriegsproduktion ins häusliche Leben war nicht weit. 1954 bat eine französische Hausfrau namens Colette Grégoire ihren Ingenieurmann Marc, das rutschige Material auf ihre Kochgeschirre aufzutragen. Er hatte es bereits an Angelzubehör und anderen Geräten verwendet. Er experimentierte und schuf den ersten Teflon (new)-beschichteten Antihafttopf unter dem Markennamen Tefal (new) – eine Kombination aus „Tef“ aus Teflon (new) und „al“ aus Aluminium. Das Produkt war in Frankreich ein sofortiger Erfolg und verbreitete sich rasch auf den Rest der Welt. In den Vereinigten Staaten führte Marion A. Trozzolo, der Teflon (new) in wissenschaftlichen Geräten verwendet hatte, 1961 den ersten amerikanischen Antihafttopf unter dem Markennamen „The Happy Pan“ ein.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Materials dehnten sich weit über die Küche hinaus. Teflon (new) wurde zur Standardausrüstung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo es zur Isolierung von Kabeln in Satelliten und Flugzeugen verwendet wurde, da seine hohe Schmelztemperatur und die hervorragenden dielektrischen Eigenschaften unverzichtbar waren. Es fand auch in medizinischen Geräten Anwendung, wie Katheter und chirurgische Gefäßprothesen, dank seiner biokompatiblen Eigenschaften und seiner Resistenz gegenüber Körpersäften. In den 1970er Jahren entwickelte das Unternehmen W. L. Gore & Associates ein atmungsaktives, wasserdichtes Gewebe, das Teflon (new) als Grundlage verwendete – das Ergebnis war Gore-Tex (new), ein Material, das die Outdoorbekleidung und -schuhe revolutionierte.

Die Chemie hinter dem Rutschen

PTFE ist ein Fluorkohlenwasserstoffpolymer, das heißt, es besteht ausschließlich aus Kohlenstoff- und Fluoratomen. Die Stärke der Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist der Schlüssel zu seinen Eigenschaften. Diese Bindungen gehören zu den stärksten in der organischen Chemie, wodurch PTFE eine hohe chemische Reaktivität vermeidet. Es kann Exposition gegenüber Säuren, Basen, Lösungsmitteln und sogar hochreaktiven Elementen wie Fluorgas standhalten. Diese Resistenz, kombiniert mit seiner niedrigen Oberflächenenergie, bedeutet, dass PTFE Wasser oder andere Stoffe nicht anzieht. Es ist hydrophob und oleophob – weder Wasser noch Öl können es befeuchten.

Der geringe Reibungskoeffizient des Materials – zwischen 0,05 und 0,10 bei Messung an poliertem Stahl – macht es zu einem der rutschigsten Feststoffe, die bekannt sind. Diese Eigenschaft ist der Grund dafür, dass es in Lagern, Zahnrädern und Buchsen verwendet wird, wo es Verschleiß und Reibung ohne zusätzliche Schmierung reduziert. In den 1990er Jahren entdeckten Forscher, dass PTFE durch Strahlung vernetzt werden konnte, wodurch sich seine mechanischen Eigenschaften verbesserten und es für Hochtemperaturanwendungen besser geeignet wurde.

Umweltbedenken und die Zukunft von [[Teflon]] (new)

Trotz seiner vielen Vorteile war die Herstellung von Teflon (new) nicht ohne Kontroversen. Jahrzehntelang verwendete DuPont eine chemische Verbindung namens Perfluorooctansäure (PFOA), auch als C8 bekannt, im Produktionsprozess. PFOA ist ein persistentes organisches Schadstoff, das sich leicht in der Umwelt nicht zersetzt und sich in der Nahrungskette anreichern kann. Es wird mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs und Entwicklungsstörungen. Aufgrund von Rechtsstreitigkeiten und öffentlicher Sorge stellte DuPont 2013 die Verwendung von PFOA ein.

Der Ableger des Unternehmens, Chemours, produziert Teflon (new) mittlerweile mit einer alternativen chemischen Verbindung namens GenX. Obwohl GenX so gestaltet wurde, dass es in der Umwelt weniger persistent ist als PFOA, deuten kürzlich durchgeführte Studien darauf hin, dass es möglicherweise immer noch erhebliche gesundheitliche und umweltbedingte Risiken birgt. Die Debatte über die Sicherheit von PTFE und seine Produktionsnebenprodukte dauert an, wobei einige Länder und Bundesstaaten bereits Beschränkungen für die Verwendung bestimmter PFAS (Per- und Polyfluoroalkylsubstanzen) verhängt haben, zu denen PTFE gehört.

PTFE bleibt nach wie vor einer der am weitesten verbreiteten Fluorpolymeren der Welt. Es ist in allem zu finden, von Industriemaschinen bis hin zu medizinischen Implantaten. Seine Entdeckung in einem Labor in New Jersey im Jahr 1938 war ein Glücksfall – eine falsch platzierte Gasflasche führte zu einem Material, das die moderne Materialwissenschaft neu definieren würde.

В 1938 году неправильно установленный газовый цилиндр в лаборатории DuPont привел к открытию белого скользкого порошка, который изменил мир. Так родился Тefлон — вещество настолько химически инертное и низкотрение, что стало незаменимым во всем, от кухонной утвари до космических технологий.

В 1938 году в лабораториях DuPont в штате Нью-Джерси химик по имени Рой Пленкетт работал над новым хладагентом под названием тетрафторэтилен. Однажды он открыл заправленный газом баллон и обнаружил, что газ перестал вытекать. Баллон не был пустым — он весил так же, как и был заполнен — но газ не выходил. Из любопытства он вместе со своим коллегой Джоном Беллом разрезали баллон. Внутри они нашли странный, восковой белый порошок, покрывающий внутреннюю часть. Он был скользким, инертным и таким, какого они раньше не видели. Это был случайный открытие политетрафторэтилена, или ПТФЭ — позже ставшего известным под торговым названием Teflon (new).

Материал был полимерной формой тетрафторэтилена, фторуглерода с почти идеальной химической инертностью. Атомы фтора, плотно связанные с углеродом, создавали поверхность, настолько нереактивную, что ничего к ней не прилипало. У ПТФЭ коэффициент трения был ниже, чем у почти любого другого твердого вещества, и он устойчив к коррозии почти всех химических веществ. DuPont запатентовала открытие в 1941 году и зарегистрировала торговую марку Teflon (new) в 1945 году. К 1948 году компания производила почти миллион килограммов ПТФЭ в год в Паркертсбурге, штат Вирджиния.

От войны к кухне

Одной из первых и наиболее важных областей применения Teflon (new) стала Manhattan Project (new). Инженеры на заводе по обогащению урана K-25 в Оук-Ридже, штат Теннесси, нуждались в материале, который мог бы выдерживать коррозионные свойства газа гексафторида урана, использовавшегося в процессе газовой диффузии для разделения изотопов урана. Teflon (new) оказался идеальным для покрытия клапанов и уплотнений, предотвращая реакцию газа с металлом. Это применение было жизненно важно для успеха проекта и подчеркнуло уникальные свойства материала.

Переход от военного применения к бытовому не заставил себя ждать. В 1954 году французская домохозяйка по имени Колетт Грего призвала своего инженера мужа Марка использовать скользкое вещество на их кухонной утвари. Он использовал его для рыболовных снастей и других устройств. Он экспериментировал и создал первую Teflon (new)-покрытую антипригарную сковородку под торговой маркой Tefal (new) — комбинация «Tef» из Teflon (new) и «al» из алюминия. Продукт мгновенно стал популярным во Франции, а вскоре распространился по всему миру. В США Мариян А. Трозцоло, использовавшая Teflon (new) в научном оборудовании, представила первую американскую антипригарную сковородку в 1961 году под торговой маркой «The Happy Pan».

Применение материала вышло далеко за рамки кухни. Teflon (new) стал основным элементом в авиационной промышленности, использовался для изоляции проводов в спутниках и самолетах, где его высокая температура плавления и отличные диэлектрические свойства были жизненно важны. Его также использовали в медицинских устройствах, таких как катетеры и хирургические импланты, благодаря его биосовместимости и устойчивости к телесным жидкостям. В 1970-х годах компания W. L. Gore & Associates разработала дышащую водонепроницаемую ткань, используя Teflon (new) в качестве основы — результатом стал Gore-Tex (new), материал, который революционизировал одежду и обувь для активного отдыха.

Химия скольжения

ПТФЭ — это фторуглеродный полимер, то есть он состоит исключительно из атомов углерода и фтора. Сила связи углерода и фтора является ключевой к его свойствам. Эти связи являются одними из самых прочных в органической химии, делая ПТФЭ высокоустойчивым к химическим реакциям. Он может выдерживать воздействие кислот, оснований, растворителей и даже высокореакционных элементов, таких как газообразный фтор. Эта устойчивость, вместе с низкой поверхностной энергией, означает, что ПТФЭ не притягивает воду или другие вещества. Он гидрофобный и олеофобный — ни вода, ни масло не могут смочить его.

Низкий коэффициент трения материала — от 0,05 до 0,10 при измерении на полированной стали — делает его одним из самых скользких твердых веществ. Именно это свойство и побудило использовать его в подшипниках, шестернях и втулках, где он снижает износ и трение без необходимости дополнительной смазки. В 1990-х годах исследователи обнаружили, что ПТФЭ можно перекрестно связать с помощью излучения, улучшая его механические свойства и делая его более пригодным для высокотемпературных применений.

Экологические опасения и будущее [[Teflon]] (new)

Несмотря на множество преимуществ, производство Teflon (new) не обошлось без споров. В течение десятилетий компания DuPont использовала химическое вещество под названием перфтороктановая кислота (PFOA), также известная как C8, в производственном процессе. PFOA — это стойкое органическое загрязнение, то есть оно не разлагается легко в окружающей среде и может накапливаться в пищевой цепочке. Оно связано с рядом проблем со здоровьем, включая рак и проблемы развития. В ответ на судебные иски и общественные опасения, DuPont прекратила использование PFOA в 2013 году.

Дочерняя компания DuPont, Chemours, теперь производит Teflon (new) с использованием альтернативного химического вещества под названием GenX. Хотя GenX был разработан так, чтобы быть менее стойким в окружающей среде, чем PFOA, недавние исследования предполагают, что он все еще может представлять значительные риски для здоровья и окружающей среды. Дебаты о безопасности ПТФЭ и его побочных продуктах продолжаются, и некоторые страны и штаты вводят ограничения на использование определенных ПФАС (пер- и поли-фторалкильных соединений), к которым относится ПТФЭ.

ПТФЭ остается одним из самых широко используемых фторполимеров в мире. Он используется во всем, от промышленных машин до медицинских имплантов. Его открытие в лаборатории в Нью-Джерси в 1938 году стало случайностью — забытый баллон с газом привел к материалу, который переопределил современную науку о материалах.

1938년 듀폰 연구소에서 잘못 배치된 가스 실린더가 세상을 바꿀 흰색의 미끄러운 가루를 발견하게 되는 계기가 되었다. 이것이 바로 테플론의 탄생이었다. 화학적으로 무반응적이고 마찰이 거의 없는 이 물질은 조리기구에서부터 우주 기술에 이르기까지 모든 분야에서 없어서는 안 될 존재가 되었다.

1938년, 뉴저지 주의 듀폰 연구소에서 화학자 로이 플런킷트는 새로운 냉매 가스인 테트라플루오로에틸렌을 연구하고 있었다. 어느 날, 그는 압력이 가해진 가스 실린더를 열었지만 가스가 흐르지 않는 것을 발견했다. 실린더가 비어 있지는 않았다. 가득 찬 상태와 무게가 같았지만, 가스가 나오지 않았다. 호기심을 가진 그와 동료인 존 벨은 실린더를 열어보았다. 안을 들여다보니, 기이한 흰색 왁스 같은 가루가 내부를 덮고 있었다. 이 물질은 미끄럽고 반응성이 거의 없으며, 이전에 본 적 없는 것이었다. 이는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)이라는 물질의 우연한 발견이었으며, 나중에 브랜드명 Teflon(new)으로 알려지게 되었다.

이 물질은 테트라플루오로에틸렌의 중합체로, 화학적으로 거의 완벽한 반응성을 가진 플루오로탄화물이다. 탄소에 단단히 결합된 플루오린 원자가 만들어낸 표면은 아무것도 붙지 않을 정도로 반응성이 낮았다. PTFE는 거의 모든 다른 고체보다 낮은 마찰계수를 가지고 있으며, 거의 모든 화학물질로부터 부식을 방지한다. 듀폰은 1941년에 이 발견을 특허 등록하고, 1945년에 Teflon(new)라는 상표를 등록했다. 1948년까지 회사는 버지니아 주 파커스버그에서 연간 거의 100만 킬로그램의 PTFE를 생산하고 있었다.

전쟁에서 부엌으로

Teflon(new)의 가장 이른 사용 중 하나는 Manhattan Project(new) 동안의 것이었다. 테네시 주 오크 릿지의 K-25 우라늄 정련소에서 일하는 엔지니어들은 기체 확산 공정을 통해 우라늄 동위원소를 분리하는 데 사용되는 강한 부식성을 지닌 우라늄 헥사플루오라이드 가스를 견딜 수 있는 물질이 필요했다. Teflon(new)는 밸브와 밀봉에 코팅하는 데 이상적이었고, 가스가 금속과 반응하지 않도록 막아 주었다. 이 응용은 프로젝트의 성공에 필수적이었으며, 이 물질의 독특한 특성을 강조해 주었다.

전쟁 시기 사용에서 가정으로의 전환은 그리 멀지 않았다. 1954년, 프랑스의 한 주부인 콜레트 그레고르가 그녀의 엔지니어 남편 마크에게 이 미끄러운 물질을 조리기구에 사용해달라고 요청했다. 그는 낚시 장비와 다른 장비에 이 물질을 사용하고 있었다. 그는 실험을 통해 브랜드명 Tefal(new)로, Teflon(new)에서 'Tef'와 알루미늄에서 'al'을 결합한 이름으로, 첫 번째 Teflon(new) 코팅의 녹슬지 않는 팬을 만들었다. 이 제품은 프랑스에서 즉시 성공을 거두었고, 곧 세계로 퍼져 나갔다. 미국에서는 과학 장비에 Teflon(new)를 사용했던 마리온 A. 트로조로가 1961년 'The Happy Pan'이라는 브랜드로 첫 번째 미국산 녹슬지 않는 팬을 출시했다.

이 물질의 응용은 부엌을 넘어 더 넓게 확장되었다. Teflon(new)는 항공우주 산업에서 필수적인 자재가 되었으며, 위성과 항공기의 전선 절연에 사용되었다. 고온에 견디는 특성과 뛰어난 유전 특성 덕분이다. 생체 호환성과 체액에 대한 저항성 덕분에 카테터와 수술 이식물 등 의료 기기에도 사용되었다. 1970년대, W. L. Gore & Associates라는 회사는 Teflon(new)를 기반으로 방수하면서도 통기성 있는 직물을 개발했다. 그 결과로 탄생한 Gore-Tex(new)는 야외 의류와 신발 산업을 혁신시켰다.

미끄러움의 화학적 원리

PTFE는 플루오로탄화물 중합체로, 탄소와 플루오린 원자로만 구성된다. 탄소-플루오린 결합의 강도가 이 물질의 특성에 핵심적인 역할을 한다. 이러한 결합은 유기화학에서 가장 강력한 결합 중 하나로, PTFE가 화학 반응에 매우 저항적임을 의미한다. 이 물질은 산, 염기, 용매, 심지어 플루오린 가스 같은 강한 반응성 물질에도 노출되어도 잘 반응하지 않는다. 이러한 저항성과 함께 낮은 표면 에너지 덕분에 PTFE는 물이나 다른 물질을 끌어당기지 않는다. 수용성과 지용성 모두를 거부하는 물질로, 물이나 기름이 표면에 머무르지 않는다.

이 물질의 낮은 마찰계수는 광택이 있는 강철 표면과 비교했을 때 0.05에서 0.10 사이로, 알려진 고체 중 가장 미끄러운 물질 중 하나이다. 이 특성으로 인해 베어링, 기어, 브러시 등에서 마찰과 마모를 줄이기 위해 사용된다. 추가 윤활 없이도 작동할 수 있다. 1990년대, 연구자들은 방사선을 사용하여 PTFE를 교차결합시킬 수 있음을 발견했고, 이로 인해 기계적 특성이 개선되고 고온 응용 분야에 더 적합하게 되었다.

환경 문제와 [[Teflon]](new)의 미래

많은 이점에도 불구하고, Teflon(new)의 생산은 논란 없이 이루어지지 않았다. 수십 년간 듀폰은 제조 과정에서 퍼플루오로옥탄산(PFOA), 또는 C8이라는 화학물을 사용했다. PFOA는 지속성 유기 오염물질로, 환경에서 쉽게 분해되지 않고 음식 사슬에 축적될 수 있다. 이 물질은 암과 발달 장애 등 다양한 건강 문제와 연관되어 있다. 법적 소송과 대중의 우려에 따라 듀폰은 2013년에 PFOA 사용을 중단했다.

듀폰의 자회사인 케모어스(Chemours)는 이제 Teflon(new)를 제조할 때 PFOA 대신 GenX라는 대체 화학물을 사용한다. GenX는 환경에서의 지속성이 PFOA보다 낮도록 설계되었지만, 최근 연구에 따르면 여전히 상당한 건강 및 환경 위험을 초래할 수 있다. PTFE와 그 제조 부산물의 안전성에 대한 논쟁은 계속되고 있으며, 일부 국가와 주에서는 PTFE가 속한 PFAS(퍼플루오로 및 폴리플루오로알킬 화합물) 계열의 특정 화학물질 사용을 제한하고 있다.

PTFE는 여전히 전 세계에서 가장 널리 사용되는 플루오로 중합체 중 하나이다. 산업 기계부터 의료 이식물까지 다양한 분야에서 사용된다. 1938년 뉴저지의 연구소에서 발견된 이 물질은 가스 실린더의 실수에서 시작된 우연의 일치로, 현대 재료 과학을 재정의한 물질이 되었다.

1938 में ड्यूपॉन्ट के एक प्रयोगशाला में एक गैस सिलेंडर के गलत स्थान पर रहने से एक सफेद, फिसलन वाला चमकदार पदार्थ की खोज हुई, जो दुनिया को बदल देगा। यह टेफ्लॉन का जन्म था - एक रासायनिक रूप से निष्क्रिय और घर्षणहीन पदार्थ, जो खाना पकाने के उपकरणों से लेकर अंतरिक्ष तकनीक तक के सभी कामों में अपरिहार्य हो गया।

1938 में, न्यू जर्सी में ड्यूपॉन्ट प्रयोगशाला में, एक रसायन विज्ञानी रॉय प्लंकेट एक नए शीतलक गैस, टेट्राफ्लूओरोएथिलीन पर काम कर रहा था। एक दिन, उसने गैस के दबावित सिलेंडर को खोला और पाया कि यह बह नहीं रहा है। सिलेंडर खाली नहीं था — यह भरे हुए के समान भारी था — लेकिन कोई गैस बाहर नहीं आई। उसे उत्सुकता हुई, और उसने अपने सहकर्मी जॉन बील के साथ मिलकर सिलेंडर को खोल दिया। अंदर, उन्होंने एक अजीब, मोमजैसा सफेद चूर्ण अंदर की सतह पर लगा हुआ पाया। यह चिकना, अक्रिय था, और उनके पहले के अनुभव से बिल्कुल अलग था। यह एक दुर्घटना से पॉलीटेट्राफ्लूओरोएथिलीन, या PTFE की खोज थी — बाद में ब्रांड नाम Teflon (new) से जाना जाने लगा।

यह पदार्थ टेट्राफ्लूओरोएथिलीन का बहुलक रूप था, एक फ्लूओरोकार्बन जिसमें रासायनिक अक्रियता लगभग पूर्ण थी। कार्बन से ठीक बंधे फ्लूओरिन परमाणु एक ऐसी सतह बनाते हैं जो इतनी अभिक्रियाशील नहीं होती कि कुछ भी उस पर चिपके। PTFE का घर्षण गुणांक लगभग किसी अन्य ठोस की तुलना में कम था, और यह लगभग सभी रसायनों से संक्षारण का प्रतिरोध करता था। ड्यूपॉन्ट ने 1941 में खोज का पेटेंट दर्ज किया और 1945 में Teflon (new) ब्रांड के नाम को पंजीकृत कर लिया। 1948 तक, कंपनी पार्कर्सबर्ग, वेस्ट वर्जीनिया में हर साल लगभग एक मिलियन किलोग्राम PTFE बना रही थी।

युद्ध से रसोई तक

Teflon (new) के उपयोगों में से एक सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण उपयोग Manhattan Project (new) के दौरान हुआ। ओक रिज, टेनेसी में K-25 यूरेनियम समृद्धिकरण संयंत्र के इंजीनियरों को एक ऐसी सामग्री की आवश्यकता थी जो यूरेनियम हेक्साफ्लूओराइड गैस के क्षारक गुणों का सामना कर सके, जिसका उपयोग गैसीय विसरण प्रक्रिया में यूरेनियम समस्थानिकों को अलग करने के लिए किया जाता था। Teflon (new) वाल्वों और सीलों को लेपित करने के लिए आदर्श साबित हुआ, गैस को धातु के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकते हुए। यह अनुप्रयोग परियोजना की सफलता के लिए आवश्यक था और सामग्री के अद्वितीय गुणों को दर्शाता था।

युद्ध के उपयोग से घरेलू जीवन में स्थानांतरण दूर नहीं था। 1954 में, एक फ्रांसीसी घरेलू महिला कोलेट ग्रेगोइर ने अपने इंजीनियर पति मार्क को अपने खाना पकाने के उपकरणों पर इस चिकने पदार्थ का उपयोग करने के लिए कहा। उन्होंने इसका उपयोग मछली पकड़ने के उपकरणों और अन्य उपकरणों पर किया था। उन्होंने प्रयोग किया और पहला Teflon (new)-लेपित गैर-चिपकने वाला तवा ब्रांड नाम Tefal (new) के तहत बनाया — जिसमें 'टेफ' Teflon (new) से और 'अल' एल्यूमीनियम से लिया गया था। यह उत्पाद फ्रांस में तुरंत सफल रहा और जल्द ही दुनिया के अन्य हिस्सों में फैल गया। संयुक्त राज्य अमेरिका में, मारियन ए. ट्रॉज़ोलो, जिन्होंने वैज्ञानिक उपकरणों में Teflon (new) का उपयोग किया था, ने 1961 में 'द हैप्पी पैन' ब्रांड के तहत पहला अमेरिकी गैर-चिपकने वाला तवा पेश किया।

सामग्री के उपयोग रसोई से बाहर बहुत दूर तक फैल गए। Teflon (new) एविएशन उद्योग में एक आवश्यकता बन गया, जिसका उपयोग उपग्रहों और विमानों में तारों के इन्सुलेशन के लिए किया जाता था, जहां इसका उच्च गलनांक और अच्छे विद्युत गुण आवश्यक थे। यह चिकित्सा उपकरणों, जैसे कैथेटर और शल्य चिकित्सा ग्राफ्ट में भी उपयोग किया जाता था, इसकी जैव-संगतता और शरीर के तरल पदार्थों के प्रतिरोध के कारण। 1970 के दशक में, कंपनी W. L. गोर एंड एसोसिएट्स ने Teflon (new) का आधार बनाकर एक श्वास लेने वाला, पानी के झरने से बचाव करने वाला कपड़ा विकसित किया — जिसका परिणाम Gore-Tex (new) हुआ, जो बाहरी कपड़े और जूतों में झूठ बोले वाला पदार्थ बन गया।

चिकनापन की रसायन विज्ञान

PTFE एक फ्लूओरोकार्बन बहुलक है, अर्थात यह पूरी तरह से कार्बन और फ्लूओरिन परमाणुओं से बना है। कार्बन-फ्लूओरिन बंध की शक्ति इसके गुणों के लिए निर्णायक है। ये बंध अर्गेनिक रसायन विज्ञान में सबसे मजबूत में से एक हैं, जिससे PTFE रासायनिक अभिक्रियाओं के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होता है। यह अम्लों, क्षारों, विलायकों और यहां तक कि फ्लूओरिन गैस जैसे अत्यधिक अभिक्रियाशील तत्वों के संपर्क को सहन कर सकता है। इस प्रतिरोध के साथ, इसकी कम सतही ऊर्जा का अर्थ है कि PTFE पानी या अन्य पदार्थों को आकर्षित नहीं करता है। यह हाइड्रोफोबिक और ओलियोफोबिक है — न तो पानी और न ही तेल इसे भीगा सकता है।

सामग्री का कम घर्षण गुणांक — चमकदार स्टील के खिलाफ मापा गया 0.05 और 0.10 के बीच — इसे जाने जाने वाले सबसे चिकने ठोसों में से एक बनाता है। यह गुण इसका उपयोग बेयरिंग, गियर और बुशिंग में किया जाता है, जहां अतिरिक्त चिकनाई के बिना घर्षण और घिसाव को कम करता है। 1990 के दशक में, अनुसंधानकर्ताओं ने PTFE के उपयोग में विकिरण के माध्यम से पार-बंधन की खोज की, जिससे इसके यांत्रिक गुणों में सुधार हुआ और इसे उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनाया गया।

पर्यावरणीय चिंताएं और [[Teflon]] (new) का भविष्य

हालांकि इसके कई लाभ हैं, लेकिन Teflon (new) के उत्पादन में विवाद रहा है। दशकों तक, ड्यूपॉन्ट ने एक रसायन, परफ्लूओरोऑक्टेनोइक एसिड (PFOA) का उपयोग किया, जिसे C8 भी कहा जाता है, उत्पादन प्रक्रिया में। PFOA एक टिकाऊ संगठित प्रदूषक है, अर्थात यह पर्यावरण में आसानी से टूट नहीं सकता है और खाद्य श्रृंखला में जमा हो सकता है। इसके स्वास्थ्य पर प्रभावों के लिए एक श्रृंखला के साथ कैंसर और विकासात्मक समस्याओं से जुड़ा हुआ है। कानूनी कार्रवाई और सार्वजनिक चिंता के जवाब में, ड्यूपॉन्ट ने 2013 में PFOA के उपयोग को बंद कर दिया।

अब कंपनी का स्पिन-ऑफ़, केमर्स, Teflon (new) का उत्पादन एक वैकल्पिक रसायन, जेनएक्स का उपयोग करके करता है। जबकि जेनएक्स को PFOA की तुलना में पर्यावरण में कम टिकाऊ बनाया गया था, हाल के अध्ययन सुझाते हैं कि यह अभी भी महत्वपूर्ण स्वास्थ्य और पर्यावरणीय जोखिमों का कारण बन सकता है। PTFE और इसके उत्पादन उत्पादों की सुरक्षा पर बहस जारी है, कुछ देशों और राज्यों द्वारा निश्चित PFAS (पर- और पॉलीफ्लूओरोएल्किल पदार्थों) के उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिए गए हैं, जिस श्रेणी में PTFE स्थित है।

PTFE अब भी दुनिया में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले फ्लूओरोपॉलिमर में से एक है। यह औद्योगिक मशीनरी से लेकर चिकित्सा प्रत्यारोपण तक के हर चीज में पाया जाता है। 1938 में न्यू जर्सी की एक प्रयोगशाला में इसकी खोज एक अदृश्य संयोग थी — गैस के एक गलत सिलेंडर ने एक ऐसी सामग्री के जन्म का कारण बना जो आधुनिक सामग्री विज्ञान को पुनर्निर्धारित कर देगी।

1938年，杜邦实验室中一只被误置的气瓶，偶然促成了一种改变世界的白色滑润粉末的发现。这便是特氟龙的诞生——这种材料拥有极佳的化学惰性与极低的摩擦力，使其在从炊具到航天科技的各个领域中，都成为了不可或缺的存在。

1938年，在杜邦公司位于新泽西州的实验室里，一位名叫罗伊·普朗克特（Roy Plunkett）的化学家正在研究一种名为四氟乙烯的新型制冷剂气体。一天，他打开一个装有该气体的加压钢瓶，发现气体停止了流动。钢瓶并非空瓶——其重量与装满时一致——但没有任何气体排出。出于好奇，他和同事约翰·比尔（John Beall）切开了钢瓶。在瓶内，他们发现一种奇怪的白色蜡状粉末涂满了内壁。这种物质滑腻且呈惰性，与他们以前见过的任何物质都不同。这就是聚四氟乙烯（PTFE）的意外发现，后来它以品牌名 Teflon (new) 闻名于世。

这种材料是四氟乙烯的聚合形式，是一种具有近乎完美化学惰性的氟碳化合物。氟原子与碳原子紧密结合，形成了一个反应性极低的表面，以至于任何东西都无法粘附其上。聚四氟乙烯的摩擦系数几乎低于任何其他固体，并且能够抵御几乎所有化学物质的腐蚀。杜邦公司于 1941 年为这项发现申请了专利，并于 1945 年注册了 Teflon (new) 商标。到 1948 年，该公司在西弗吉尼亚州帕克斯堡每年生产近 100 万公斤聚四氟乙烯。

从战争到厨房

Teflon (new) 最早且最关键的用途之一出现在 Manhattan Project (new) 期间。田纳西州橡树岭 K-25 铀浓缩厂的工程师需要一种能够承受六氟化铀气体腐蚀性质的材料，这种气体在通过气体扩散法分离铀同位素的过程中被使用。事实证明，Teflon (new) 是涂覆阀门和密封件的理想材料，能防止气体与金属发生反应。这一应用对该项目的成功至关重要，并凸显了该材料的独特性能。

从战时用途向民用生活的转变紧随其后。1954年，一位名叫科莱特·格雷瓜尔（Colette Grégoire）的法国主妇请她的工程师丈夫马克（Marc）将这种滑腻的物质涂在他们的炊具上。马克此前一直将其用于渔具和其他设备。经过实验，他研制出了首个涂有 Teflon (new) 的不粘锅，品牌名为 Tefal (new)——这个名字由取自 Teflon (new) 的“Tef”和取自铝（aluminium）的“al”组合而成。该产品在法国一炮而红，并很快传遍全球。在美国，曾在科学设备中使用过 Teflon (new) 的马里恩·A·特罗佐洛（Marion A. Trozzolo）于 1961 年推出了美国第一款不粘锅，品牌名为“快乐锅”（The Happy Pan）。

该材料的应用范围远超厨房领域。Teflon (new) 成为了航空航天工业的主要材料，用于卫星和飞机的电线绝缘，其高熔点和优异的介电性能在这些领域至关重要。由于其生物相容性和对体液的抵抗力，它还被用于导管和外科移植物等医疗器械。20世纪 70 年代，W. L. Gore & Associates 公司利用 Teflon (new) 作为基材开发出一种透气防水织物——其成果便是 Gore-Tex (new)，这种材料彻底改变了户外服装和鞋类。

滑动背后的化学原理

聚四氟乙烯是一种氟碳聚合物，意味着它完全由碳原子和氟原子组成。碳氟键的强度是其性能的关键。这些化学键属于有机化学中最强的键，使聚四氟乙烯对化学反应具有极高的抵抗力。它可以承受酸、碱、溶剂，甚至像氟气这样具有高度反应性的元素。这种抗性结合其低表面能，意味着聚四氟乙烯不会吸引水或其他物质。它是疏水且疏油的——水和油都无法将其浸润。

该材料的低摩擦系数——与抛光钢测量时在 0.05 到 0.10 之间——使其成为已知最滑的固体之一。这就是为什么它被用于轴承、齿轮和衬套，在无需额外润滑的情况下减少磨损和摩擦。20世纪 90 年代，研究人员发现利用辐射可以使聚四氟乙烯发生交联，从而改善其机械性能，使其更适用于高温应用。

环境隐忧与 [[Teflon]] (new) 的未来

尽管具有诸多优点，但 Teflon (new) 的生产并非没有争议。几十年来，杜邦公司在制造过程中使用了一种名为全氟辛酸（PFOA，又称 C8）的化学物质。全氟辛酸是一种持久性有机污染物，意味着它在环境中不易分解，并能在食物链中累积。它与包括癌症和发育问题在内的一系列健康问题有关。为了应对法律行动和公众关注，杜邦公司于 2013 年停止了全氟辛酸的使用。

其拆分出的科慕公司（Chemours）现在使用一种名为 GenX 的替代化学物质生产 Teflon (new)。虽然 GenX 被设计为在环境中比全氟辛酸更难持久存在，但最近的研究表明，它可能仍会带来显著的健康和环境风险。关于聚四氟乙烯及其生产副产品安全性的争论仍在继续，一些国家和地区已开始限制使用某些 PFAS（全氟和多氟烷基物质），而聚四氟乙烯正属于此类化学物质。

聚四氟乙烯目前仍是世界上应用最广泛的氟聚合物之一。从工业机械到医疗植入物，随处可见它的身影。1938年新泽西州实验室里的那次发现纯属机缘巧合——一个阴差阳错的气瓶催生出了一种重新定义现代材料科学的材料。

Teflon