ටෙෆ්ලෝන්: නොඇලෙන පෑන් පිටුපස සිටින “ප්ලාස්ටික් රජු” - අහඹු රසායනාගාර සොයාගැනීමක් අභ්‍යවකාශ යුගය දියත් කළ ආකාරය

පෑන් මත යන්තම් හෝඩුවාවක් ඉතිරි වන පරිදි පරිපූර්ණ හිරු එළිය සහිත පැත්තක් ඉහළට ඔසවා තැබූ බිත්තරයක් ආයාසයකින් තොරව බැදීම ගැන සිතා බලන්න; ශල්‍ය වෛද්‍යවරුන් රෝගී රුධිර නාල ජීවිත බේරා ගන්නා කෘතිම ඒවා සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කරයි; නැතහොත් අඟහරු රෝවරයේ ආන්තික පරිසරයේ විශ්වාසදායක ලෙස ක්‍රියාත්මක වන තීරණාත්මක සංරචක... මෙම පෙනෙන පරිදි සම්බන්ධයක් නැති අවස්ථා පොදු, නිහතමානී වීරයෙකු බෙදා ගනී: පොලිටෙට්‍රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන් (PTFE), එහි වෙළඳ නාමය වන ටෙෆ්ලෝන් ලෙස වඩාත් ප්‍රසිද්ධය.

I. නොඇලෙන පෑන් වල රහස් ආයුධය: ලෝකය වෙනස් කළ අනතුරක්

1938 දී, ඩූපොන්ට් හි සේවය කළ ඇමරිකානු රසායන විද්‍යාඥ රෝයි ප්ලන්කට් නව ශීතකාරක පිළිබඳ පර්යේෂණ කරමින් සිටියේය. ටෙට්‍රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන් වායුවෙන් පිරුණු බව කියන වානේ සිලින්ඩරයක් විවෘත කළ විට, වායුව "අතුරුදහන් වී" ඇති බව දැක ඔහු පුදුමයට පත් වූ අතර, පතුලේ අමුතු සුදු, ඉටි කුඩු පමණක් ඉතිරි විය.

මෙම කුඩු අතිශයින් ලිස්සන සුළු වූ අතර, ශක්තිමත් අම්ල සහ ක්ෂාර වලට ප්‍රතිරෝධී වූ අතර, දැල්වීමට පවා අපහසු විය. ප්ලන්කට්ට වැටහුණේ ඔහු කලින් නොදන්නා, ආශ්චර්යමත් ද්‍රව්‍යයක් වන පොලිටෙට්‍රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන් (PTFE) අහම්බෙන් සංස්ලේෂණය කළ බවයි. 1946 දී, DuPont එය "ටෙෆ්ලෝන්" ලෙස වෙළඳ ලකුණු කළ අතර, එය PTFE හි පුරාවෘත්ත ගමනේ ආරම්භය සනිටුහන් කළේය.

• "ඈලෝෆ්" ලෙස උපත: PTFE හි අද්විතීය අණුක ව්‍යුහය ෆ්ලෝරීන් පරමාණු මගින් තදින් ආරක්ෂා කරන ලද කාබන් කොඳු නාරටියක් දක්වයි, එය ශක්තිමත් බාධකයක් සාදයි. මෙය එයට "සුපිරි බලවතුන්" දෙකක් ලබා දෙයි:
  • අල්ටිමේට් නොඇලෙන (ඇලවුම් විරෝධී): එහි සිනිඳු මතුපිටට කිසිවක් පාහේ ඇලෙන්නේ නැත - බිත්තර සහ පිටි ගුලිය වහාම ලිස්සා යයි.
  • "අනභිභවනීය" (රසායනික නිෂ්ක්‍රීයභාවය): සාන්ද්‍රිත හයිඩ්‍රොක්ලෝරික් සහ නයිට්‍රික් අම්ල මිශ්‍රණයක් වන ඇක්වා රෙජියා වලට පවා එය විඛාදනයට ලක් කළ නොහැකි අතර, එය ද්‍රව්‍ය ලෝකයේ "පරිවරණයේ බලකොටුව" බවට පත් කරයි.
• ඝර්ෂණය? කුමන ඝර්ෂණයද?: PTFE හි විශ්මයජනක ලෙස අඩු ඝර්ෂණ සංගුණකයක් (0.04ක් තරම් අඩු), අයිස් මත ලිස්සා යන අයිස් වලටත් වඩා අඩුය. මෙය අඩු ඝර්ෂණ ෙබයාරිං සහ ස්ලයිඩ සඳහා වඩාත් සුදුසු වන අතර, යාන්ත්‍රික ඇඳීම සහ බලශක්ති පරිභෝජනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.
• තාපයෙන් හෝ සීතලෙන් නොසැලෙන "නින්ජා": PTFE ද්‍රව නයිට්‍රජන් (-196°C) හි ක්‍රයෝජනික් ගැඹුරේ සිට 260°C දක්වා ස්ථායීව පවතින අතර සාමාන්‍ය ප්ලාස්ටික් වල සීමාවන් ඉක්මවා 300°C ඉක්මවන කෙටි පිපිරීම් වලට ඔරොත්තු දිය හැකිය.
• ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල ආරක්ෂකයා: ප්‍රමුඛතම පරිවාරක ද්‍රව්‍යයක් ලෙස, PTFE ඉහළ සංඛ්‍යාත, වෝල්ටීයතාව සහ උෂ්ණත්වය ඇතුළත් කටුක ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිසරයන් තුළ විශිෂ්ටයි. එය 5G සන්නිවේදන සහ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ තිරය පිටුපස වීරයෙකි.

II. මුළුතැන්ගෙයෙන් ඔබ්බට: තාක්ෂණයේ PTFE හි සර්වසම්පූර්ණ භූමිකාව

PTFE හි වටිනාකම ආහාර පිසීම පහසු කිරීමට වඩා බොහෝ සෙයින් විහිදේ. එහි අසාමාන්‍ය ගුණාංග නිසා එය නවීන තාක්ෂණික දියුණුව මෙහෙයවන තීරණාත්මක “නොසැලකිය හැකි වීරයෙකු” බවට පත් කරයි:

• කාර්මික “රුධිර භාජන” සහ “ආයුධ”:
  • මුද්‍රා තැබීමේ විශේෂඥ: PTFE මුද්‍රා ඉතා විඛාදන රසායනික කම්හල් නල සන්ධිවල සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව මෝටර් රථ එන්ජින් මුද්‍රාවල කාන්දුවීම් වලින් විශ්වාසදායක ලෙස ආරක්ෂා කරයි.
  • විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන ලයිනිං: රසායනික සැකසුම් උපකරණ සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක යාත්‍රා PTFE සමඟ ලයිනිං කිරීම රසායනික-ප්‍රතිරෝධී ඇඳුම් කට්ටල ලබා දීමක් වැනිය.
  • ලිහිසි තෙල් ආරක්ෂකයා: ලිහිසි තෙල් වලට PTFE කුඩු එකතු කිරීම හෝ ඝන ආලේපනයක් ලෙස භාවිතා කිරීම, අධික බරක් යටතේ, තෙල් නොමැතිව හෝ ආන්තික පරිසරවල ගියර් සහ දාම සුමටව ක්‍රියාත්මක වීම සහතික කරයි.
• ඉලෙක්ට්‍රොනික හා සන්නිවේදන “අධිවේගී මාර්ගය”:
  • අධි-සංඛ්‍යාත පරිපථ පුවරු උපස්ථර: 5G, රේඩාර් සහ චන්ද්‍රිකා සන්නිවේදන උපකරණ පාහේ පාඩු රහිත අධිවේගී සංඥා සම්ප්‍රේෂණය සඳහා PTFE-පාදක පුවරු (උදා: ප්‍රසිද්ධ Rogers RO3000 ශ්‍රේණිය) මත රඳා පවතී.
  • තීරණාත්මක අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන පරිභෝජන ද්‍රව්‍ය: චිප් කැටයම් කිරීමේ සහ පිරිසිදු කිරීමේ ක්‍රියාවලීන්හි භාවිතා කරන ප්‍රබල විඛාදන රසායනික ද්‍රව්‍ය හැසිරවීමේ බහාලුම් සහ නල සඳහා PTFE අත්‍යවශ්‍ය වේ.
• සෞඛ්‍ය සේවයේ "ජීවන පාලම":
  • කෘතිම රුධිර වාහිනී සහ පැච්: පුළුල් කරන ලද PTFE (ePTFE) විශිෂ්ට ජෛව අනුකූලතාවයකින් යුත් කෘතිම රුධිර වාහිනී සහ ශල්‍ය දැල් නිර්මාණය කරයි, දශක ගණනාවක් තිස්සේ සාර්ථකව බද්ධ කර ඇති අතර ගණන් කළ නොහැකි ජීවිත බේරා ගනී.
  • නිරවද්‍ය උපකරණ ආලේපනය: කැතීටර් සහ මාර්ගෝපදේශක වයර් මත PTFE ආලේපන ඇතුළත් කිරීමේ ඝර්ෂණය විශාල ලෙස අඩු කරයි, ශල්‍යකර්ම ආරක්ෂාව සහ රෝගියාගේ සුවපහසුව වැඩි දියුණු කරයි.
• අති නවීන තාක්ෂණය සඳහා "Escort":
  • අභ්‍යවකාශ ගවේෂණය: ඇපලෝ අභ්‍යවකාශ ඇඳුම්වල මුද්‍රා වල සිට අඟහරු රෝවර්වල කේබල් පරිවරණය සහ බෙයාරිං දක්වා, PTFE විශ්වාසදායක ලෙස අභ්‍යවකාශයේ අධික උෂ්ණත්වයන් සහ රික්තය හසුරුවයි.
  • හමුදා උපකරණ: PTFE රේඩාර් ගෝලාකාර, රහසිගත තාක්ෂණ ආලේපන සහ විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන සංරචක වල දක්නට ලැබේ.

III. මතභේදය සහ පරිණාමය: PFOA ගැටළුව සහ ඉදිරි මාවත

PTFE රසායනිකව නිෂ්ක්‍රීය වන අතර සාමාන්‍ය ඉවුම් පිහුම් උෂ්ණත්වවලදී (සාමාන්‍යයෙන් 250°C ට අඩු) ඉතා ආරක්ෂිත වුවද, ඓතිහාසිකව එහි භාවිතය සඳහා භාවිතා කරන සැකසුම් ආධාරකයක් වන PFOA (Perfluorooctanoic Acid) සම්බන්ධයෙන් ගැටළු මතු විය.නිෂ්පාදනය.

• PFOA ගැටළුව: PFOA නොනැසී පවතින, ජෛව සමුච්චය කරන සහ විෂ සහිත විය හැකි අතර, එය වරක් පරිසරයේ සහ මිනිස් රුධිරයේ බහුලව දක්නට ලැබුණි.
• කර්මාන්ත ප්‍රතිචාරය:
  • PFOA අදියරෙන් ඉවත් කිරීම: සැලකිය යුතු පාරිසරික සහ මහජන පීඩනය යටතේ (ඇමරිකා එක්සත් ජනපද EPA විසින් මෙහෙයවන ලද), ප්‍රධාන නිෂ්පාදකයින් 2015 වන විට PFOA භාවිතය බොහෝ දුරට ඉවත් කර, GenX වැනි විකල්ප වෙත මාරු විය.
  • වැඩිදියුණු කළ නියාමනය සහ ප්‍රතිචක්‍රීකරණය: නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් දැඩි අධීක්ෂණයකට ලක් වන අතර, PTFE අපද්‍රව්‍ය ප්‍රතිචක්‍රීකරණය සඳහා වන තාක්ෂණයන් (උදා: යාන්ත්‍රික ප්‍රතිචක්‍රීකරණය, පයිෙරොලිසිස්) ගවේෂණය කරමින් පවතී.

IV. අනාගතය: හරිත, දක්ෂ PTFE

මෙම "ප්ලාස්ටික් රජු" තවදුරටත් උසස් කිරීමට ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින් කටයුතු කරමින් සිටී:

• ක්‍රියාකාරී වැඩිදියුණු කිරීම්: සංයුක්ත වෙනස් කිරීම් (උදා: කාබන් ෆයිබර්, ග්‍රැෆීන්, සෙරමික් අංශු එකතු කිරීම) PTFE ට වඩා හොඳ තාප සන්නායකතාවක්, ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධයක් හෝ ශක්තියක් ලබා දීම අරමුණු කරයි, විදුලි වාහන බැටරි සහ ඉහළ මට්ටමේ යන්ත්‍රෝපකරණවල එහි භාවිතය පුළුල් කරයි.
• හරිත නිෂ්පාදනය: අඛණ්ඩ ක්‍රියාවලි ප්‍රශස්තිකරණය පාරිසරික බලපෑම අඩු කිරීම, ආරක්ෂිත විකල්ප සැකසුම් ආධාරක සංවර්ධනය කිරීම සහ ප්‍රතිචක්‍රීකරණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
• ජෛව වෛද්‍ය මායිම්: ස්නායු වාහක සහ ඖෂධ බෙදා හැරීමේ පද්ධති වැනි වඩාත් සංකීර්ණ පටක ඉංජිනේරු යෙදුම්වල ePTFE හි විභවය ගවේෂණය කිරීම.

නිගමනය

අහඹු රසායනාගාර අනතුරක සිට ලොව පුරා මුළුතැන්ගෙයි සහ විශ්වයට යන ගමන දක්වා, PTFE කතාව ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව මිනිස් ජීවිතය පරිවර්තනය කරන ආකාරය පැහැදිලිව නිරූපණය කරයි. එය අප වටා නොපෙනෙන ලෙස පවතී, එහි අසමසම ස්ථාවරත්වය සහ ක්‍රියාකාරීත්වය සමඟ කාර්මික ප්‍රගතිය සහ තාක්ෂණික නවෝත්පාදනයන් තල්ලු කරයි. තාක්‍ෂණය අඛණ්ඩව ඉදිරියට යන විට, මෙම "ප්ලාස්ටික් රජු" නිසැකවම එහි නිහඬ පුරාවෘත්ත කතාව වඩාත් පුළුල් අවධීන් මත ලියනු ඇත.

"ද්‍රව්‍යවල සීමාවන් තුළ සෑම ඉදිරි ගමනක්ම පැන නගින්නේ නොදන්නා දේ ගවේෂණය කිරීමෙන් සහ අහඹු සිදුවීම්වල තියුණු ඇසට හසුවන අවස්ථාවෙනි. PTFE හි පුරාවෘත්තය අපට මතක් කර දෙයි: විද්‍යාවේ මාවතේ, අනතුරු වඩාත්ම වටිනා ත්‍යාග විය හැකි අතර, අනතුරු ආශ්චර්යයන් බවට පත් කිරීම රඳා පවතින්නේ නොසන්සුන් කුතුහලය සහ කඩිසර නොපසුබට උත්සාහය මත ය."- ද්රව්ය විද්යාඥ Liwei Zhang