Что общего между вашей сковородкой и первой атомной бомбой? История чудо-материала, которому никак не могли найти применение
Вы знали, что в Америке 1920-х массово взрывались холодильники?
6 апреля 1938 года группа химиков из концерна DuPont столпилась вокруг металлического цилиндра, который содержал тетрафторэтилен — бесцветный не имеющий запаха газ. Когда ученые открыли клапан, газ не вышел. Хотя цилиндр весил больше, чем должен был, он выглядел пустым вопреки всякой логике. В конце концов кто-то предложил разрезать цилиндр, и ученые увидели внутри неизвестный белый порошок 😎.
Глава группы Рой Планкетт решил, что эксперимент провалился, но не выбросил дефектный цилиндр, а решил провести еще несколько тестов. Он обнаружил, что загадочный материал не распадался при высоких температурах и не растворялся ни в одном из едких химикатов.
В 2015 году молекулы этого супервещества под названием политетрафторэтилен, или ПТФЭ, были обнаружены в крови 97% американцев, настолько широко он распространился в современном мире. Но в 1938-м вообще никто не знал, что с ним делать.
Если вы в школе были отличником по химии, то уже догадались, что речь про тефлон. Он и его производные сегодня используются в производстве кардиостимуляторов, солнечных панелей, лаков для ногтей, красок для машин, утюжков для волос, — но вообще половина объема ПТФЭ уходит на аэрокосмические и компьютерные кабели, так что никакого интернета вам без него.
История случайного открытия DuPont (да-да, про атомную бомбу будет дальше, мы о ней помним) начинается с адских заголовков прессы про взрывающиеся холодильники. К концу 1920-х холодильники современной конструкции уже изобрели, но газы, которые использовались там в качестве хладагентов, были или высокотоксичными, или легковоспламеняющимися, или представляли собой убойное комбо.
В газетах встречались заголовки вроде «Газ из ледогенератора убил 15 человек в Чикаго» (New York Times). В качестве безопасных моделей где-нибудь на полосе рядом рекламировались вонючие устройства на основе диоксида серы, запах которого предупреждал обитателей дома об утечке до того, как концентрация вещества в воздухе становилась смертельной. Были еще холодильники на основе диоксида углерода, они часто портились из-за высокого давления и стоили как Бруклинский мост.
Несколько десятков жертв спустя производители холодильников таки решили обратиться к ученым с заказом на нормальный хладагент, который бы никого не убивал, не взрывался и в идеале не слишком люто смердел. За дело взялся Томас Миджли — талантливый химик, сделавший себе имя в отрасли на том, что догадался добавлять в бензин свинец, чтобы двигатели машин не так сильно стучали.
Миджли изучил таблицу Менделеева и остановился на элементе, который, на первый взгляд, максимально не соответствовал брифу, — на фторе. Плавиковая кислота, в состав которой он входит, отлично растворяет кости мертвецов, а в организме живого человека связывается с кальцием так быстро, что останавливает сердце.
Но знаете что? Весь вопрос в окружении. Атому фтора просто нужен был друг — атом углерода, с ним он образует самые прочные в химии связи, становится стабильным, нереактивным, низкотоксичным, самым милым в мире атомом.
Это была минутка химической психологии на «Пчеле».
Долго ли умеючи, если ты крутой спец? За три дня Миджли нашел своего кандидата, хлорфторуглерод, он же фреон, который во время тестов даже вдохнул, демонстрируя всем его безопасность. Сейчас мы знаем, что фреон жрет озоновый слой, но тогда казалось, что он просто идеал, по сравнению со взрывающимися газами-убийцами так точно.
«Так при чем, блин, тут тефлоновое покрытие и где атомная бомба?!» — воскликните вы. Терпение, друзья, это рубрика «Истории». Черт, нет, это рубрика «Вещи», но всё равно терпение.
Фреон стал зарегистрированной технологией General Motors (она не только автомобили производила, но и кучу другой техники, включая бытовую), компания расцвела и озолотилась. Конкуренты со своими серными холодильниками остались далеко позади и обратились к DuPont, чтобы им тоже нашли такое же крутое решение. И вот мы наконец оказываемся в 1938 году, толпимся вокруг цилиндра, в котором случайно сгенерировался тефлон.
Вещество было интересным и ни на что не похожим, но в производстве дорогим, а что с ним делать, было решительно непонятно. И тут помогла Вторая мировая. Войны вообще помогают развитию технологий, хоть что-то в них есть хорошего.
Участникам Манхэттенского проекта нужно было очистить уран, и решили они это делать в процессе газовой диффузии на заводе в Ок-Ридже: гексафторид урана, вещество в газообразной форме, пропускали через 600 километров труб, набитых фильтрами, чтобы отделить взрывоопасный изотоп.
Проблема заключалась в едкости фторного газа (кости трупов, помните?). Он разъедал прокладки и уплотнители клапанов, и ценное токсичное сырье щедро орошало теннессийскую землю, что вообще никак ученых не устраивало.
И на этом моменте (как неофициально вспоминают участники, официальные документы до сих пор засекречены) кто-то из DuPont закричал: «Эй, у нас есть эта крутая бесполезная штука, которую ничего не может проесть!»
Сорок лет после этого тефлон успешно применялся в армии и промышленности, делая практически вечными конструкции, которые разваливались в токсичной среде за несколько месяцев. Но настоящая слава пришла к нему после того, как материал догадались лить на формы для кексов. Рой Планкетт, который получил в 1952 году вместе с почетной медалью за вклад в науку такую форму, вспоминал, что спустя 30 лет эти формы у многих всё еще в порядке (да, это не современные китайские сковородки за 500 рублей).
Кстати, тефлоновую сковородку под названием Happy Pan изобрел в 1957 году Марион Троццоло, ветеран Второй мировой, награжденный «Пурпурным сердцем», который потом еще нашел время окончить философский факультет и стать преподавателем экономики, купить 30 домов и джентрифицировать целый район в Канзас-Сити, а еще воспитать семерых детей, — зацените, насколько мощнее люди были до тиктока.
В 1969 году тефлон использовали для разработки водонепроницаемой дышащей ткани, которая незаменима сегодня в походной одежде, технологию назвали Gore-Tex. Еще он пригодился при изготовлении искусственных сердечных клапанов, зубных нитей, ленты для герметизации сантехники, жироотталкивающей упаковки для фастфуда и сотен других мелких изобретений, которых мы не замечаем и которыми пользуемся постоянно.
Темная сторона тефлона — обратная сторона его силы: соединения на его основе, ПФАС, настолько долговечны и так легко переносятся водой, что они буквально везде. Внутри вас, скорее всего, тоже, так что скажите «привет».
Существуют исследования в пользу того, что некоторые из этих веществ снижают фертильность, повышают риск развития определенных видов рака, ослабляют иммунитет и нарушают развитие детей. Пока что исследований не так много и они не настолько сильные, чтобы спровоцировать серьезные изменения, а рынок продаж тефлона оценивается в 3 млрд долларов в год, так что даже если его постигнет судьба асбеста, произойдет это не вдруг.
Стоит ли нам срочно выкидывать свои тефлоновые сковородки? Вряд ли — скорее нам стоит покупать не самые дешевые из них, читать к ним инструкции по эксплуатации и перестать царапать их вилками, чтобы не питаться тефлоном добровольно.
Если вы нашли эту статью любопытной, поделитесь ею — мы быстрее прославимся и тоже купим себе приличную сковородку.
