Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Toronto, Canada đã chế tạo được vật liệu mới, cung cấp giải pháp thay thế an toàn cho các hóa chất chống dính, thường dùng trong các dụng cụ nấu ăn và nhiều ứng dụng khác.

 

Vật liệu này có khả năng chống thấm nước và dầu mỡ tốt như các lớp phủ chống dính thông dụng nhưng lại chứa hàm lượng per- và polyfluoroalkyl (PFAS) thấp hơn nhiều. PFAS gây lo ngại về môi trường và sức khỏe.

GS. Kevin Golovin, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Trong thời gian dài,cộng đồng nghiên cứu nỗ lực phát triển các giải pháp thay thế an toàn hơn cho PFAS. Dù tạo ra một chất chống thấm nước khá dễ, nhưng lại khó cho ra đời một chất có khả năng chống thấm dầu mỡ ở mức độ tương tự. Các nhà khoa học đã đạt đến giới hạn trên về hiệu suất của những vật liệu thay thế này".

Kể từ khi được phát minh vào cuối những năm 1930, Teflon còn được gọi là polytetrafluoroethylene hay PTFE, đã trở nên nổi tiếng nhờ khả năng chống thấm nước, dầu và mỡ. Teflon là chất thuộc nhóm per- và polyfluoroalkyl (PFAS). Các phân tử PFAS được tạo thành từ các chuỗi nguyên tử carbon, mỗi chuỗi liên kết với một số nguyên tử flo. Tính trơ của liên kết carbon-flo mang lại đặc tính chống dính của PFAS.

Tuy nhiên, nhờ có tính trơ hóa học này, PFAS có thể chống lại các quá trình thông thường, vốn sẽ phân hủy các phân tử hữu cơ khác theo thời gian. Vì lý do này, chúng đôi khi được gọi là 'hóa chất vĩnh cửu'. Ngoài tồn lưu lâu, PFAS còn được biết là tích tụ trong các mô sinh học và nồng độ của chúng có thể tăng lên khi chúng đi vào chuỗi thức ăn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa việc tiếp xúc với nồng độ PFAS cao với một số loại ung thư, dị tật bẩm sinh và các vấn đề sức khỏe khác, trong đó PFAS chuỗi dài thường có hại hơn PFAS chuỗi ngắn.

Bất chấp rủi ro, việc thiếu các giải pháp thay thế đồng nghĩa với việc PFAS vẫn được dùng phổ biến trong các sản phẩm tiêu dùng, không chỉ trong dụng cụ nấu ăn mà còn trong vải chống mưa, bao bì thực phẩm và thậm chí cả trong mỹ phẩm.

GS. Golovin cho biết: "Vật liệu mà chúng tôi đang nghiên cứu để thay thế PFAS được gọi là polydimethylsiloxane hay PDMS. PDMS thường được bán dưới tên silicone và tùy thuộc vào cách bào chế, nó có thể tương thích sinh học và trên thực tế, thường được sử dụng trong các thiết bị cấy ghép vào cơ thể. Tuy nhiên, cho đến nay, chúng tôi chưa thể làm cho PDMS hoạt động tốt như PFAS".

Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học Canada đã phát triển một kỹ thuật hóa học mới có tên là kỹ thuật tạo lông nano. Không giống silicone thông thường, nhóm nghiên cứu đã liên kết các chuỗi PDMS ngắn với vật liệu nề, giống như những sợi lông trên bàn chải.

Để cải thiện khả năng đẩy dầu, các tác giả đã bổ sung phân tử PFAS ngắn nhất có thể, bao gồm một carbon đơn với ba flo trên đó. Kết quả là khoảng bảy phân tử này được gắn vào đầu mỗi sợi lông PDMS.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã phủ vật liệu mới trên một mảnh vải, sau đó nhỏ nhiều loại dầu khác nhau để xem khả năng chống thấm dầu của vật liệu. Trên thang điểm do Hiệp hội Chuyên gia hóa học và dệt nhuộm Mỹ đưa ra, lớp phủ mới đạt điểm 6, ngang bằng về hiệu suất với nhiều lớp phủ tiêu chuẩn gốc PFAS.

Nhóm nghiên cứu sẽ xem xét nhiều giải pháp thay thế khác và sẵn sàng hợp tác với các nhà sản xuất lớp phủ chống dính có nhu cầu mở rộng quy mô và thương mại hóa quy trình này.

N.P.D (NASTIS), theo Sciencedaily, 9/2025