Даже гекконы не могут прилипнуть к тефлону (и другим скользким фактам)

Одно из многих удивительных изобретений, появившихся случайно.

Сара Чодош | Опубликовано 6 апреля 2018 г., 16:00 по восточному времени

Рой Планкетт не похож на человека, обреченного на величие. И в каком-то смысле это не так. Планкетт подарил нам технологическое чудо — тефлон, но сделал это случайно.

Планкетту, работавшему инженером в компании DuPont, было поручено создать новый хладагент. Его эксперименты с газом тетрафторэтиленом столкнулись с небольшой проблемой, когда газ под давлением превратился в пластиковый материал внутри бутылки. Упс. Затвердевшее вещество было бесполезно в качестве хладагента, но когда Планкетт разрезал канистру, он кое-что понял: этот материал был очень скользким. А скользкие вещи полезны.

Так началась сага о тефлоне. На этой неделе исполняется 80 лет с тех пор, как Планкетт сделал свое счастливое открытие, так что давайте все воспользуемся моментом и оценим, какая замечательная вещь — тефлон. Начнем с этого восхитительного видео, где геккон пытается, но безуспешно пытается взобраться на стенки сковороды с антипригарным покрытием:

Гекконы способны прилипать практически ко всему, потому что их ноги используют силы Ван-дер-Ваальса — крошечные силы притяжения между атомами и молекулами. Силы Ван-дер-Ваальса действуют практически повсюду, поэтому гекконы могут прикрепляться практически везде. Но не для тефлона (также известного как политетрафторэтилен или ПТФЭ — «Тефлон» — это торговая марка ПТФЭ, который производит компания DuPont). Тефлон не воспринимает эти силы из-за своей химической структуры. Да, мы здесь на секунду потанцуем.

Тефлон в основном состоит из длинных нитей атомов углерода, покрытых молекулами фтора, что-то вроде проволоки с защитным слоем снаружи. Фтор — чрезвычайно электроотрицательный элемент, то есть он сильно притягивает и удерживает электроны. При связывании с углеродом это означает, что некоторые электроны, окружающие атом углерода, оттягиваются к окружающим фторам. Фактически, они притягиваются настолько сильно, что практически остаются рядом с фторами, создавая сильный отрицательный заряд по всей внешней стороне молекулы. Силы Ван-дер-Ваальса зависят от способности индуцировать положительный и отрицательный конец молекулы или атома, но слой фтора в тефлоне просто имеет постоянный отрицательный заряд. Электроны остаются на одном месте.

Химическая структура также является причиной того, что он такой инерционный. Углерод обычно реагирует практически со всем, но когда он заключен в молекулы фтора, он не может физически получить доступ к другим атомам для реакции.

Все это означает, что лапы геккона не могут физически зацепиться за тефлон, точно так же, как вода и масло не могут прилипнуть к покрытию. Как полярные, так и неполярные молекулы не могут прикрепиться, если по всей поверхности имеется одинаковый отрицательный заряд.

Кстати, муравьи также не могут лазить по тефлону, что делает его весьма полезным для исследователей, изучающих их. Просто распылите немного тефлона по краям места обитания муравьев, и вы сможете оставить коробку открытой на весь день — они никогда не смогут выбраться.

А невероятная инертность тефлона делает его полезным во многих других отношениях. Манхэттенский проект воспользовался этим преимуществом, запечатав им прокладки, чтобы удержать уран, с которым они работали. Telfon инертен, устойчив к коррозии и имеет сверхнизкое трение. Покройте им трубу, и вы сможете прокачивать через нее любой газ, даже сверхреактивный газообразный фтор, не опасаясь перекрестной реакции. Жидкости просачиваются сквозь них, даже агрессивные.

Поскольку он гидрофобен, вы также можете распылять тефлон на одежду, которая должна выдерживать большое количество жидкостей и пятен. По этой причине некоторые производители школьной формы используют его. Сделайте тонкий лист тефлона, немного растяните его, чтобы образовались крошечные поры, и вы получите легкий, дышащий слой для водонепроницаемой куртки, также известный как Gore-Tex.

Рассыпьте тефлон в порошок, и вы сможете распылять его на что угодно в качестве смазки. Вики-сайт по сборке кубика Рубика рекомендует несколько спреев на основе ПТФЭ, которые можно использовать для «смазывания кубика» для более быстрого скручивания.