Тефлон изобрели случайно, пытаясь спасти холодильники. А помогла в этом… атомная бомба.
Загляните на свою кухню. Скорее всего, там найдётся сковородка с тёмным антипригарным покрытием. Мы называем это тефлоном, жарим на нём яичницу без масла и даже не задумываемся, откуда взялась эта скользкая чёрная штука.
А история у неё — как шпионский детектив. Молодой химик хотел улучшить холодильники, а получил белый порошок, который сначала спрятали военные для создания атомной бомбы, потом оценили рыбаки, а затем — французские домохозяйки. И всё это благодаря случайности, лабораторной халатности и одному очень любопытному учёному.
Давайте разбираться, как неудачный хладагент захватил мир.
Холодильники 1930-х — проблема национального масштаба
В начале 1930-х годов холодильники работали на токсичных и взрывоопасных веществах — аммиаке и диоксиде серы. Если такой холодильник ломался на кухне, люди могли отравиться или погибнуть при взрыве.
Компания General Motors (через своё подразделение Frigidaire) разработала новое семейство веществ — фреоны. Это было гениально: фреоны не токсичны, не горят и отлично охлаждают. Но их нужно было совершенствовать.
Для дальнейших разработок GM обратилась к химическому гиганту DuPont. Вместе они создали совместное предприятие Kinetic Chemicals. И именно туда в 1936 году устроился 27-летний химик Рой Планкетт, выпускник Манчестерского колледжа и Университета штата Огайо.
Задача перед Планкеттом стояла простая: синтезировать новый эффективный хладагент. Для этого ему нужен был газ под названием тетрафторэтилен (ТФЭ). Планкетт и его помощник Джек Ребок заготовили около 45–50 килограммов этого газа, закачали его под давлением в небольшие баллоны и для безопасности хранили их в контейнерах с сухим льдом (твёрдой углекислотой), чтобы газ не взорвался от жары.
Утро 6 апреля 1938 года — день, когда газ исчез
Наступило утро 6 апреля 1938 года. Этот день войдёт в историю, хотя начинался он буднично.
Помощник Планкетта, Джек Ребок, открыл клапан одного из баллонов с тетрафторэтиленом, чтобы подать газ в реакционную установку. И… ничего не произошло. Газ не шёл .
Сначала подумали, что клапан засорился. Проверили — клапан работал идеально. Тогда испугались, что газ улетучился (а это опасно). Взвесили баллон — и обомлели: вес показывал, что газ всё ещё внутри.
«Мы оказались в затруднении, — вспоминал позже Планкетт. — В сложившихся обстоятельствах я не придумал ничего лучше, чем просто отвинтить клапан цилиндра. Тогда и стало ясно, что газа не осталось. Я осторожно перевернул цилиндр вверх дном, и из него на стул высыпалась беловатая пудра».
Это был белый, скользкий на ощупь порошок. Планкетт и Ребок поскребли внутри проволокой, но поняли, что там ещё осталось вещество. Тогда они сделали то, что любой нормальный учёный сделал бы от отчаяния — разрезали балло .
Внутри оказался тот же парафиноподобный порошок, прилипший к стенкам.
Факт: Газ полимеризовался сам по себе. Высокое давление и низкая температура (благодаря сухому льду) заставили молекулы тетрафторэтилена соединиться в длинные цепочки. Так получился политетрафторэтилен (ПТФЭ). Позже ему дадут звучное название «тефлон».
Что это за штука? (и почему она ни к чему не липнет)
Планкетт не выбросил загадочный порошок, а начал его изучать. И быстро понял, что наткнулся на нечто невероятное.
Новый материал обладал уникальными свойствами :
- Скользкость. Коэффициент трения — один из самых низких среди известных твёрдых веществ. К нему ничего не прилипало.
- Химическая стойкость. Тефлон не реагировал даже с «царской водкой» (смесью азотной и соляной кислот, растворяющей золото).
- Термостойкость. Он сохранял свойства от –100°С до +260°С.
- Диэлектрик. Не проводил электричество.
- Гидрофобность. Не смачивался водой.
Такие свойства объясняются строением: все связи в углеродной цепочке заняты атомами фтора. Фтор — сильнейший окислитель, он «запирает» углерод, не давая другим веществам вступать с ним в реакцию.
Факт: На разработку технологии получения тефлона ушёл целый год. Патентную заявку подали только 1 июля 1939 года.
Тефлон идёт на войну (Манхэттенский проект)
Первое время тефлон был просто лабораторной диковинкой. Производить его было дорого, а практического применения не находилось. Но тут началась Вторая мировая война, и в игру вступил Манхэттенский проект — американская программа по созданию атомной бомбы.
Для обогащения урана использовали фторид урана(VI) — чудовищно агрессивное соединение. Оно разъедало практически всё, с чем соприкасалось: металлы, резину, стекло. Оборудование выходило из строя за считанные часы.
И тут вспомнили о тефлоне. Он оказался единственным материалом, который фторид урана не мог разрушить. Тефлон начали использовать в производстве оружейного урана, а технологию частично засекретили .
Параллельно тефлон применяли и в «обычных» боеприпасах. DuPont получила от военных средства на развитие технологии, что позволило снизить стоимость производства.
Торговая марка Teflon была зарегистрирована в 1945 году. А к 1948 году объём производства достиг 900 тонн в год.
Рыбалка, яичница и рождение Tefal
После войны тефлон постепенно рассекретили, но он всё ещё оставался промышленным материалом. И тут в историю вмешался случай — уже второй.
Французский инженер Марк Грегуар работал в аэрокосмической отрасли и интересовался новыми материалами. По одной из версий, он искал способ избавиться от проблемы, которая бесит любого рыбака: спиннинг заедал, а леска постоянно путалась. Грегуар покрыл тефлоном детали спиннинга — и они стали скользить идеально .
Его жена Колетта, наблюдая за этими экспериментами, спросила: «А почему бы не покрыть этим сковородку? Я устала отскребать пригоревшую яичницу» .
Марк попробовал — и это сработало! Яйцо скользило по сковороде, не думая прилипать.
В 1954 году Грегуар запатентовал технологию и в 1956 году основал компанию Tefal (название образовано от TEFlon и ALuminium — алюминий) .
Факт: Первое время производители сковородок сомневались, что домохозяйки поверят в «вечную» сковородку. DuPont даже боялась выпускать тефлоновую посуду из-за риска судебных исков, если покрытие окажется вредным .
Бонус — почему белый порошок на сковородке чёрный?
Внимательный читатель наверняка заметил противоречие: мы говорим, что тефлон — это белый порошок, но на сковородках он чёрный. В чём подвох?
Всё дело в том, что чистый тефлон действительно белый, и если покрыть им сковороду без добавок, покрытие останется светлым. Но у такого покрытия есть недостатки:
- Оно мягче и быстрее истирается
- Плохо сцепляется с металлом
- Менее устойчиво к царапинам
Поэтому производители добавляют в тефлон специальные пигменты и керамические наполнители . Они:
- Упрочняют покрытие, делают его более износостойким
- Улучшают сцепление с металлом сковороды
- Придают привычный чёрный (или тёмно-серый) цвет, который стал визуальным стандартом антипригарной посуды
Кстати, бывают и белые тефлоновые сковороды — просто в них используют другие добавки или меньше пигмента. Но чёрный цвет стал классикой, потому что такой тефлон служит дольше.
А знаменитое «мраморное» покрытие — это тот же тефлон, но с вкраплениями керамической крошки, которая создаёт красивый узор и дополнительно защищает поверхность.
Как тефлон покорял Америку
Во Франции Tefal пошла на ура, но до США новый продукт добирался долго. Американские домохозяйки пока были лишены чуда антипригарной посуды.
Ситуацию изменил американский журналист Томас Харди, работавший во Франции на UPI. В 1958 году кто-то подарил ему тефлоновую сковородку. Харди оценил преимущество и решил наладить импорт в США.
Торговые сети поначалу отказывались: «Никому не нужны эти ваши сковородки». Согласился лишь универмаг Macy‘s, взяв на пробу 200 штук. Их распродали за два дня !
К 1961 году в США появились свои тефлоновые сковороды под брендом «Happy Pan». А к 1960-м годам тефлон стал настолько популярен, что американского президента Рональда Рейгана журналисты прозвали «тефлоновым президентом» — потому что к нему тоже «ничего не липло» (никакая критика).
Тефлон сегодня — от космоса до медицины
Сегодня тефлон используют не только для жарки яичницы. Больше половины всего производимого материала идёт на нужды электронной промышленности: изоляция кабелей, основы для микросхем, компоненты для радиоэлектроники в авиации и космосе.
В медицине из тефлона делают искусственные клапаны сердца и протезы сосудов — он настолько инертен, что не вызывает отторжения.
Тефлоновой плёнкой покрывают нефтепроводы. Из тефлона делают подшипники и прокладки, работающие без смазки.
А учёные даже выращивают на тефлоне искусственные нейроны.
Опасен ли тефлон?
Многие боятся тефлона из-за слухов о вреде. Давайте разберёмся с наукой.
Сам по себе тефлон безопасен. Он инертен, не вступает в реакции и не отравляет пищу. Даже если проглотить кусочек отшелушившегося покрытия, он выйдет естественным путём, не причинив вреда .
Опасность возникает при перегреве. Если сковороду с тефлоном нагреть выше 260°C (а пустая сковорода на сильном огне может нагреться до 400°C за 8 минут), покрытие начинает разлагаться с выделением токсичных газов . Вдыхание этих паров вызывает «тефлоновую лихорадку» — симптомы, похожие на грипп (температура, слабость, одышка). Состояние проходит за пару дней, но неприятно .
Честно признаться, когда наша команда разобралась в этой истории, мы по-новому посмотрели на свою сковородку. Подумать только: скромный белый порошок, случайно полученный из газа, сначала помогал создавать атомную бомбу, потом наматывался на рыболовные катушки французского инженера, а в итоге приземлился на кухнях всего мира, чтобы мы могли жарить яичницу без масла. И да, теперь мы знаем, почему он на сковородке чёрный.
В следующий раз, когда будете готовить завтрак на тефлоновой сковороде, вспомните Роя Планкетта, который в апреле 1938 года просто разрезал баллон из любопытства. И спасибо его помощнику, который открыл тот самый клапан.
Если хотите ещё историй про случайные изобретения и не только, жмите «Подписаться» на «Науку на завтрак». Будем жарить науку вместе!