多伦多大学的工程师们设计了一种超薄涂层，其成分为聚二甲基硅氧烷（PDMS），这是一种柔性有机硅聚合物，广泛应用于从隐形眼镜到医疗器械等各种领域。它透明、惰性、无毒，并且耐高温。然而，它本身无法像全氟和多氟烷基物质（PFAS）制成的涂层那样防油，而全氟烷基物质是一种永久性化学物质。用于此类用途的最著名PFAS之一当然是特氟龙（聚四氟乙烯，简称PTEE）。
多伦多大学工程系教授Kevin Golovin说道：“我们一直在研究的替代PFAS的材料是PDMS，PDMS通常以硅胶的名义出售，根据其配方，它可以具有极佳的生物相容性——事实上，它常用于植入体内的设备。但在此之前，我们还无法使PDMS的性能达到PFAS的水平。”

仔细观察PFAS，研究人员发现该基团的分子由碳原子链组成，每个碳原子都与多个氟原子键合。正是这些键的惰性赋予了PFAS令人羡慕的不粘性能。

为了使PDMS的性能与PFAS相似，该团队开发了一种全新的化学技术——纳米级羽化技术——本质上是对一些重要分子进行了重新排列。因此，研究人员没有使用长链PFAS（对环境有害），而是添加了几个单氟化化学基团（-CF3）。这些分子非常微小，由一个碳原子和三个氟原子组成，是我们目前所知的危害最小的PFAS相关分子。

由于PDMS具有柔韧性，“滑溜溜的”化学基团会自然移动并附着在经过处理的PDMS外表面上，从而赋予其像PFAS 一样的防油性能。

研究员Samuel Au解释说：“与典型的硅胶不同，我们将短链PDMS与基材结合——你可以把它们想象成刷子上的刷毛，为了提高它们的防油能力，我们现在添加了最短的PFAS分子，它由一个碳原子和3个氟原子组成。我们能够将大约7个这样的分子结合到每个PDMS刷毛的末端。”

工程师们将这一过程称为纳米级箭羽，用化学术语来说，因为它就像将羽毛制成箭羽以提高性能。“如果你能将其缩小到纳米级，它看起来有点像你在箭尾看到的羽毛，箭头指向弓的地方。”Samuel Au补充道，“这叫做箭羽，所以这是纳米级箭羽。”

最终形成一层超薄涂层，其防水防油性能与现有的不粘涂层相当，但全氟烷基磺酸盐（PFAS）的含量要低得多。这类人造化学物质广泛用于从炊具到电子产品和快餐包装等各种领域，被称为“永久化学物质”，因为它们不易降解。因此，它们会通过水、土壤和我们的血液传播，并可能在体内停留数十年。

尽管世界各地的研究人员都在努力寻找更安全、更环保的选择，但没有任何一种材料能与特氟龙等自20世纪30年代以来就被广泛使用的物质相媲美。迄今为止，这些永久性化学物质已被广泛的医学研究提及，科学家们才刚刚开始探究长链PFAS暴露的健康风险。

研究人员的新型不粘涂层经过测试，在美国纺织化学家和染色师协会制定的性能评估标准中获得了6分。这与现有的基于PFAS的涂层相当。

当然，它并非完全不含PFAS，但研究人员希望在实验室中实现这一目标，并致力于进一步减少涂层的环境和生物足迹。

“虽然我们在这个过程中确实使用了PFAS分子，但它是最短的分子，因此不会在生物体内累积。”Golovin说道，“我们从文献中，甚至在法规中看到的是，首先被禁用的是长链PFAS，而短链PFAS被认为危害要小得多。我们的混合材料的性能与长链PFAS相同，但风险却大大降低。”

该团队目前希望与业界和制造商合作，以淘汰旧有的不粘涂层。虽然目前存在一些结垢问题，但这种新涂层已经应用于尼龙、聚酯、铝和不锈钢，这预示着其广泛的适用性。

该领域的终极目标是找到一种性能优于特氟龙，但完全不含PFAS的物质，尽管还没有完全实现这一目标，但研究人员朝着这个方向迈出了重要一步。

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