«Антипригарная поверхность» разработана для снижения способности других материалов прилипать к ней. Антипригарная кухонная посуда является распространенным применением, где антипригарное покрытие позволяет пище подрумяниваться, не прилипая к сковороде. Антипригарное покрытие часто используется для обозначения поверхностей, покрытых политетрафторэтиленом ( ПТФЭ), известным брендом которого является Teflon . В двадцать первом веке другие покрытия были проданы как антипригарные, такие как анодированный алюминий , кремний , эмалированный чугун и закаленная кухонная посуда .
Посуду из чугуна , углеродистой стали [1] , нержавеющей стали [2] и литого алюминия [ требуется ссылка ] можно приправлять перед приготовлением, нанося жир на поверхность и нагревая его для полимеризации. Это дает сухое, твердое, гладкое, гидрофобное покрытие, которое не прилипает, когда пища готовится с небольшим количеством масла или жира.
Современные антипригарные сковороды изготавливаются с использованием покрытия из тефлона (политетрафторэтилена или ПТФЭ). ПТФЭ был изобретен по счастливой случайности Роем Планкеттом в 1938 году [3] [4], когда он работал на совместном предприятии компании DuPont . Было обнаружено, что вещество обладает несколькими уникальными свойствами, включая очень хорошую коррозионную стойкость и самый низкий коэффициент трения среди всех когда-либо произведенных веществ. ПТФЭ впервые был использован для изготовления уплотнений, устойчивых к газу гексафторида урана , который использовался при разработке атомной бомбы во время Второй мировой войны , и считался военной тайной. Dupont зарегистрировал торговую марку Teflon в 1944 году и вскоре начал планировать послевоенное коммерческое использование нового продукта. [5]
К 1951 году Dupont разработала приложения для тефлона в коммерческом хлебопечении и выпечке печенья; однако компания избегала рынка потребительской посуды из-за потенциальных проблем, связанных с выделением токсичных газов, если сковороды на плите перегревались в недостаточно проветриваемых помещениях. Во время работы в DuPont выпускнику инженерной школы Тандон Нью-Йоркского университета Джону Гилберту было предложено оценить недавно разработанный материал под названием тефлон. Его эксперименты с использованием фторированного полимера в качестве поверхностного покрытия для кастрюль и сковородок помогли совершить революцию в области антипригарной посуды. [6] [7]
Несколько лет спустя французский инженер начал покрывать свои рыболовные снасти тефлоном, чтобы предотвратить запутывание. Его жена Колетт предложила использовать тот же метод для покрытия своих кастрюль. Идея оказалась успешной, и в 1954 году на этот процесс был выдан французский патент. В 1956 году была основана компания Tefal для производства антипригарных кастрюль. [5]
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) — это синтетический фторполимер , используемый в различных областях, включая антипригарные покрытия. Тефлон — это марка ПТФЭ, часто используемая как общее название для ПТФЭ. Металлическая подложка становится шероховатой с помощью абразивной струйной обработки , а затем иногда на нее напыляется электродуговое напыление нержавеющей стали . [8] [9] Неровная поверхность способствует адгезии ПТФЭ, а также противостоит истиранию ПТФЭ. [10] Затем напыляется или накатывается от одного до семи слоев ПТФЭ, причем большее количество слоев и напыление лучше. Количество и толщина слоев, а также качество материала определяют качество антипригарного покрытия. [11] Покрытия более высокого качества более долговечны, реже отслаиваются и расслаиваются и дольше сохраняют свои антипригарные свойства. Любое покрытие на основе ПТФЭ быстро теряет свои антипригарные свойства при перегреве; все производители рекомендуют поддерживать температуру ниже, как правило, 260 °C (500 °F). [12]
Посуда, используемая со сковородами с покрытием ПТФЭ, может поцарапать покрытие, если сама посуда тверже покрытия; этого можно избежать, используя неметаллические (обычно пластиковые или деревянные) инструменты для приготовления пищи.
Когда кастрюли перегреваются выше примерно 260°C (500°F), покрытие ПТФЭ начинает диссоциировать, выделяя плавиковую кислоту и различные фторорганические соединения, которые могут вызывать полимерную лихорадку у людей и могут быть смертельными для птиц. Были высказаны опасения относительно возможных негативных последствий использования кастрюль с покрытием ПТФЭ. [5] [13] [14] [15]
В прошлом при обработке ПТФЭ в качестве эмульгатора использовался ПФОК ; однако ПФОК является стойким органическим загрязнителем и представляет опасность как для окружающей среды, так и для здоровья , и в настоящее время его использование при обработке ПТФЭ постепенно прекращается. [16]
В настоящее время ПФОК заменена продуктом GenX , производимым дочерней компанией DuPont Chemours, который, по-видимому, вызывает те же проблемы со здоровьем, что и ныне запрещенная ПФОК. [17]
С другими типами сковород требуется немного масла или жира, чтобы предотвратить прилипание горячей пищи к поверхности сковороды. Еда не имеет такой тенденции прилипать к антипригарной поверхности; сковороды можно использовать с меньшим количеством масла или без него, и их легче чистить, поскольку остатки не прилипают к поверхности.
По словам писателя Тони Поломбо, сковороды с не антипригарным покрытием лучше подходят для приготовления подливки, поскольку к ним прилипает фонд (карамелизированные капли, которые прилипают к сковороде во время приготовления мяса), и их можно превратить в подливку, деглазируя их — растворяя в жидкости. [18]
Не все антипригарные сковороды используют тефлон; другие антипригарные покрытия стали доступны. Например, смесь титана и керамики может быть нанесена пескоструйным методом на поверхность сковороды, а затем обожжена при температуре 2000 °C (3630 °F) для получения антипригарного керамического покрытия. [19]
Керамические антипригарные сковороды используют покрытие из кремния (диоксида кремния) для предотвращения прилипания. Оно наносится с помощью золь-гель процесса без использования ПФАС . [20] Слой покрытия керамических антипригарных сковород начинает разрушаться при температуре около 370 °C (700 °F). [21] Слой покрытия посуды из ПТФЭ начинает разрушаться при нагревании до 260 °C.
Поскольку Агентство по охране окружающей среды вводит более строгие ограничения на использование ПФАС [22] , некоторые компании добровольно заменяют свою посуду из ПТФЭ на керамическую. [23]
Супергидрофобное покрытие — это тонкий поверхностный слой, который отталкивает воду. Он изготовлен из супергидрофобных ( ультрагидрофобных ) материалов. Капли, ударяющиеся о такое покрытие, могут полностью отскочить. [24] [25] Вообще говоря, супергидрофобные покрытия изготавливаются из композитных материалов, где один компонент обеспечивает шероховатость, а другой — низкую поверхностную энергию. [26]
Пропитанная жидкостью поверхность состоит из двух отдельных слоев. Первый представляет собой высокотекстурированную или пористую подложку с элементами, расположенными достаточно близко друг к другу, чтобы стабильно удерживать второй слой, который представляет собой пропитывающую жидкость, заполняющую пространства между элементами. [27] Жидкость должна иметь поверхностную энергию, хорошо соответствующую подложке, чтобы образовать стабильную пленку. [28] Эти поверхности биоимитируют плотоядное венесуэльское кувшинное растение , которое использует микромасштабные волоски для создания водной горки, заставляющей муравьев скользить и погибать. Скользкие поверхности находят применение в коммерческих продуктах, противообрастающих поверхностях, противообледенительных и устойчивых к биопленке медицинских устройствах.