محسن معصومی – گروه دانش بنیان: یک کاربرد رایج سطوح نچسب در ظرفهای آشپزخانه است. نخستین ماهیتابه نچسب با استفاده از یک پوشش PTFE ساخته شد. «PTFE» در سال ۱۹۳۸م تصادفی کشف شد.
این ماده ویژگیهایی ازجمله مقاومت به خوردگی و ضریب اصطکاک بسیار پایین، دارد. نخستین پتنت برای استفاده از PTFE در ظرف آشپزی نچسب در سال ۱۹۵۴م در فرانسه ثبت شد و شرکت فرانسوی تفال برای نخستینبار در سال ۱۹۵۶م ماهیتابههای نچسب را وارد بازار کرد. ظرف نچسب جدید و مدرن تنها از PTFE استفاده نمیکنند. از پوششهای سرامیکی نانو به عنوان نسل آینده ظرفهای نچسب نام برده میشود.
اما چرا غذا به این ظرفهای PTFE، نمیچسبد؟ ظرفهای PTFE ظرفهایی است از جنس آلومینیوم یا فولاد ضدزنگ، که روی آنها پوشش PTFE قرار داده شده است).جواب این سوال در ۳ ویژگی خلاصه شده که عبارتند از:
ضریب اصطکاک:
ضریب اصطکاک به زبان ساده، اندازهای از میزان سهولت لغزش ۲ ماده روی یکدیگر است، هرچه ضریب اصطکاک بیشتر باشد آن ۲ ماده سختتر روی یکدیگر میلغزند. PTFE جزو موادی است که غذا به راحتی روی آن میلغزد و تمایل کمتری برای چسبیدن به آن دارد.
آبگریزی:
سطح PTFE آبگریز است و این یعنی آب و مایعات، نمیتوانند سطح آن را خیس کنند و روی آن پخش نمیشوند. این سطوح دارای پستی و بلندیهای بسیار ریز (در ابعاد نانو) هستند. یک مثال طبیعی از سطوح آبگریزی، برگ نیلوفر آبی است.
ساختار الکترونی:
PTFE یا همان پلیتترافلوئورواتیلن، نوعی فلوئورو پلیمر است. پلیمر، مولکولی بزرگ است که از مولکولهای کوچک مشابه ساخته شده است. فلوئورو پلیمرها، پلیمرهایی هستند که از اتمهای فلور تشکیل شدهاند. ساختار الکترونی فلوئورین بسیار پایدار است به این معنا که الکترونهایش را به آسانی با سایر اتمها به اشتراک نمیگذارد. ترکیب شیمیایی PTFE بر پایه ۲ اتم کربن و ۴ اتم فلور تشکیل شده که در ساختار پلیمر تکرار میشوند، اتمهای فلور مانع از واکنش اتمهای کربن میشوند. هر ظرف نچسب با هر پوششی باید این ویژگیها را داشته باشد.
خطرات
ظرفهای PTFE در دمای حدود ۲۶۰ درجه سانتیگراد شروع به تخریب میکنند و در ۳۵۰ درجه سانتیگراد تجزیه میشوند و گازی تولید میکنند که میتواند علائمی مشابه آنفولانزا در انسان ایجاد کند. مزایای ظرفهای نچسب در برابر خطرات ظرف نچسب با پوشش PTFE باعث شد محققان به ضرورت تولید ظرفهای نچسب بدون PTFE پیببرند، که ظرفهای با پوشش سرامیکی نانو یک دسته از این ظرفها هستند.
ظرفهای نچسب با پوشش سرامیکی نانو
ظرف نچسب با پوشش سرامیکی نانو برای نخستینبار در سال ۲۰۰۷م وارد بازار امریکا شدند. بیش از ۶ سال از تولید آنها نمیگذرد و هنوز جای پیشرفت زیادی دارند. این دسته از ظرفها، با داشتن تمامی مزایای ظرفهای نچسب، به گفته سازندگان آن هیچگونه آسیبی به انسان وارد نمیکنند و تهیه آنها نیز به روشهای دوستدار محیطزیست است.
به ادعای سازندگان این محصولات، این ظرفها میتوانند تا دمای ۴۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند و هیچ گونه گاز سمی از خود آزاد نمیکنند؛ همچنین روش تولید آنها سل-ژل معرفی شده است. فرآیند سل-ژل (Sol-gel) که با نام رسوبدهی محلول شیمیایی (Chemical Solution) از آن یاد میشود، یک روش شیمی «تر» است که در مهندسی و علم مواد و مهندسی سرامیک بهطور گسترده استفاده میشود. یکی از انواع موادی که با این روش میتواند تولید شود، پوششهای نانوی اکسیدهای فلزی یا در واقع نانو پوششهای سرامیکی است.پوششهای نانو سرامیکی گزینههای بهتری برای ظرفهای نچسباند، اما تنها ۶سال از عمر فناوری آنها میگذرد و هنوز در بازار جا نیفتادهاند.
سایر ظرفهای نچسب
تا به اینجا بحث تنها درباره ظرفهای نچسبی بوده که قرار است روی شعله گاز قرار گیرند، اما فناوری نانو در تولید ظرفهای نچسب دیگری مانند بشقاب نیز کاربرد دارد. محصولات پلاستیکی، به علت طول عمر بالا، ایمنی و هزینه پایین، جایگزین ظرفهای آشپزخانه سنتی که از جنس شیشه و سرامیک هستند، میشوند. با این وجود، برخی هنوز سرامیکها و شیشههای گران و شکستنی را ترجیح میدهند زیرا پلاستیکها پس از تماس با غذا، ممکن است بهتدریج از بین بروند که میتواند باعث تغییر رنگ، ظاهر و انتشار بو شود. پوششهای سرامیکی نانو میتوانند با حفظ خواص مثبت پلاستیکها، خواص مضر آن را از بین ببرند. این پوشش، خواص خود تمیزشوندگی و باکتریزدایی به ظرفها میدهد. این پوششهای سرامیکی همچنین میتوانند بدون کمک گرفتن از مواد شیشهای یا سرامیکی، سطوح نچسب و با قابلیتهای دما بالا تولید کنند.دیاکسید تیتانیوم (TiO۲) و اکسیدروی (ZnO) گزینههای مناسبی برای پوششهای سرامیکی نانو برای رسوبدهی روی پلاستیکها یا لایههای پلاستیکی استفاده شده در ظرفهای آشپزخانه و پختوپز هستند. پوششدهی این لایه سرامیکی روی ظرفها، در دماهای پایین (زیر ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و با روشهای دوستدار محیطزیست انجام میشود. این فناوری میتواند پوششهای سرامیکی نانویی با طول عمر بالا و مفید روی مواد پلاستیکی تولید کند. هزینه تولید آن ناچیز است و میتواند در ابعاد زیاد نیز تولید شود.
