تفلون؛ از بمب اتمی تا درون ماهیتابه
تفلون نام تجاری پلی تترافلوئورواتیلن ، همان محصول چند میلیارد دلاری شركت دوپون است كه در موارد گوناگونی، از ماهیتابه های نچسب گرفته تا لباسهای فضایی و دریچه های مصنوعی قلب، استفاده شده است. كشف آن ناشی از تصادفی بود كه روی ج. پلانكت ( Roy.J. Plunkett) ، شیمیدان جوانی در شركت دوپون كه تنها دو سال قبل از روز سرنوشت ساز 6 آوریل سال 1938 ، دكترای خود را از دانشگاه ایالتی اوهایو گرفته بود، مشاهده كرد. در این روز دكتر پلانكت مخزنی از تترافلوئورَ واتیلن گازی ، باز كرد به این امید كه سرد كننده ای غیر سمّی از آن تهیه كند. اما پلانكت و دستیارش جك ریبوك با شگفتی دیدند كه گازی خارج نشد. پلانكت نمی توانست این پدیده را توجیه كند، چون وزن مخزن نشان می داد كه باید پر از فلوئوروكربن گازی باشد.
پلانكت تصمیم گرفت به جای آنكه برای ادامه پژوهش در زمینه مواد سرد كننده ، مخزن را دور بیندازد و مخزن جدیدی بگیرد، كنجكاوی اش را در باره آن مخزن خالی ارضاء كند. وقتی سیمی به دریچه مخزن وارد كرد و مطمئن شد كه اشكالی ندارد، مخزن را اره كرد و به درونش نگاهی انداخت. در آنجا گرد سفید مومی شكلی پیدا كرد و چون شیمیدان بود، فهمید كه ممكن است این مشاهده چه معنایی داشته باشد.
مولكولهای تترافلوئورواتیلن گازی به حدی با یكدیگر تركیب ( پلیمریزه) شده بودند كه ماده جامدی تشكیل دادند. هیچ كس تا آن هنگام پلیمریزاسیون این تركیب بخصوص را مشاهده نكرده بود، اما با این حال واكنش به نحوی در مخزن خالی مرموز صورت گرفته بود. چندی نگذشت كه این كشف تصادفی و ویژگی های عجیب پلیمر به دست آمده، پلانكت و دیگر شیمیدانان شركت دوپون را واداشت تا راههایی پیدا كنند كه پلی تترافلوئور واتیلن را برحسب نیاز تولید كنند.
واقعاً هم كه این گرد سفید مومی شكل ویژگیهای عجیبی داشت: از شن هم خنثی تر بود. نه تحت تأثیر اسیدها و بازی های قوی قرار می گرفت، نه حرارت. هیچ حلّالی هم آن را حل نمی كرد اما بر خلاف شن بسیار لیز بود. با وجود این ویژگی های جالب وغیرعادی، اگر جنگ جهانی دوم در نگرفته بود، چه بسا به دلیل گرانی این پلیمر جدید، تا مدتها بعد كار دیگری در زمینه آن صورت نمی گرفت. اما چند ماهی نگذشته بود كه دانشمندانی كه مشغول ساختن نخستین بمب اتمی بودند ، احیتاج به ماده ای پیدا كردند تا بتوانند از آن واشرهایی بسازند كه در برابر گازِ بسیار خورنده هگزافلوئورید اورانیم، كه برای تولید اورانیم 235 بمب مصرف می شد، مقاوم باشد.
از قضا سرهنگ لزلی ر. گرووز، مسئول بخش طرح بمب اتمی در ارتش ایالات متحده، از طریق آشنایانی كه در شركت دوپون داشت از پلاستیك جدیدشان كه فوق العاده خنثی بود، خبردار شد. وقتی به گرووز گفته شد ممكن است این پلاستیك جدید گران تمام شود، پاسخ داد كه در این طرح ، قیمت به هیچ وجه مطرح نیست. بدین ترتیب این پلیمر لغزنده در واشرها و دریچه ها به كار رفت، و واقعاً هم نسبت به تركیب خورنده اورانیم مقاوم بود. شركت دوپون در طی جنگ، تفلون را برای این كاربرد تولید كرد و عموم مردم تا بعد از جنگ هم چیزی درباره این پلیمر جدید نمی دانستند.
در واقع در سال 1960 بود كه نخستین ماهیتابه ها و ظروف شیرینی پزی پوشیده از تفلون به بازار آمدند. این فرآورده های تفلونی مانند بسیاری از محصولات پلیمری جدید موقعی كه نخستین بار به مردم معرفی شدند، چندان نتایج امیدوار كننده ای نداشتند. گرچه این پلاستیك به عنوان یك سطح خوراكپزی نچسب بسیار مناسب بود، اما به سختی به ظروف فلزی پیوند می شد، بنابراین در برابر شست و شوی زنان خانه داری كه عادت داشتند دیگ و ماهیتابه هایشان را محكم بسابند، مقاوم نبود. پس از آنكه روشهای گوناگونی امتحان شدند و چهار نسل پوشش تفلونی به تولید رسیدند، دوپون در سال 1986 اعلام كرد سیلورستون سوپرای آنان دو برابر مقاومتر از نسل سوم سیلورستون است. در همین ضمن كاربردهای متعدد دیگری كشف شده بودند كه دیگر پوشاندن ظروف خوراكپزی را نسبتاً بی اهمیت جلوه می دادند.
روی ج. پلانكت در سال 1910 در نیوكاركایل اوهایو به دنیا آمد. در سال 1932 از دانشكده منچستر لیسانس گرفت، و وقتی در بحران بزرگ دهه 1930 نتوانست كاری برای خود دست و پا كند، در دانشگاه ایالتی اوهایو به ادامه تحصیل مشغول شد. چه در دانشكده و چه در دانشگاه، همكلاسی و دوست شیمیدان مشهور دیگری به نام پل فلوری بود. پل ج. فلوری به سبب موفقیت هایش در شیمی – فیزیك پلیمرها جایزه نوبل1974 را برد. در سال 1936 روی پلانكت پس از اخذ درجه دكترا از دانشگاه ایالتی اوهایو در آزمایشگاه جكسون شركت دوپون مشغول به كار شد، و وظیفه پژوهش در زمینه فلوئوروكربنها را به عنوان مواد سرد كننده بر عهده گرفت. در طی این پژوهش بود كه شیمیدان جوان تفلون را كشف كرد. پژوهش های بیشتر در زمینه تفلون به بخش های دیگر شركت دوپون كه سابقه طولانی تری در زمینه فرآورده های پلیمری داشتند محوّل شد.
پلانكت كار خود را به عنوان شیمیدان ادامه داد و متعاقباً در شركت دوپون پله های ترقی را در زمینه فلوئوروكربنها و تتراتیل سرب طی كرد. هنگامی كه مدیریت بخش فرآورده های فرئون شركت دوپون را عهده دار بود، نقش مهمی در برپایی كارخانه ای درنزدیكی بندر كورپوس كریستی تگزاس داشت. وقتی در سال1975 از دوپون بازنشسته شد، به منزلی در یكی از جزایر نزدیك كورپوس كریستی نقل مكان كرد و اكنون با همسرش اوقاتش را به گلف و ماهیگیری می گذراند. دانشگاههای محل تحصیل او، یعنی دانشكده منچستر و دانشگاه ایالتی اوهایو، و نیز دانشكده واشنگتن، به او دانشنامه دكترای افتخاری اعطا كرده اند. از افتخارات دیگرش می توان از نشان جان اسكات از شهر فیلادلفیا، و جوایزی از انجمن ملی تولید كنندگان، انجمن صنعت پلاستیك، و انجمن شیمیدانان امریكا نام برد. مجسمه او در سال1973 در تالار مشاهیر صنعت پلاستیك و در 1985 در تالار مشاهیر مخترعان ملّی برپا شد.
اما او گذشته از این عناوین، بیشتر به تاثیری كه تفلون به طرق گوناگون بر زندگی میلیونها نفر در سراسر جهان داشته است، افتخار می كند. او می گوید آن قدر كسانی كه ضربانساز یا سرخرگ آئورت تفلونی در بدنشان تعبیه شده و امروز جانشان نجات یافته است برایش نامه می فرستند و تلفن می كنند كه به قول خودش نمی تواند از پس آنها برآید. چون تفلون از معدود موادی است كه بدن ، آن را در هنگام پیوند رد نمی كند. از آن می توان در ساخت قرنیه های مصنوعی، استخوانهای جایگزین برای چانه، بینی، جمجمه، مفاصل ران و زانو، قطعات گوش، نای مصنوعی، دریچه های قلب، زرد پی ها، بخیه ها، مجاری صفراوی و دندانهای مصنوعی، استفاده كرد.
از تفلون در پوشش بیرونی لباسهای فضانوردان استفاده شده است. تفلون ماده عایق كننده سیمها و كابلهای برقی است كه در برابر تابش شدید خورشید بر سطح ماه مقاومت كرده اند. مخروطه دماغه و دیگر سپرهای گرمایی سفینه های فضایی و نیز مخازن سوخت آنها از تفلون ساخته شده اند.
همه این كاربردهای مهم و ارزشمند، ثمره كشف بخت یارانه روی پلانكت بوده اند. آری، تصادفی بیش نبود، اما فقط به سبب كنجكاوی و ذكاوت مردی كه این تصادف برایش اتفاق افتاد، به اكتشافی تبدیل شد.
اشاره
آنچه باعث شد اصلاً وظیفه تركیب سرد كننده ای از فلوئور به روی پلانكت داده شود، خود اتفاق بخت یارانه دیگری بود. در سال 1928، چارلزف. كترینگ ( ملقب به رئیس ) از بخش مواد سرد كننده جنرال موتورز، جست وجو به دنبال سرد كننده بی خطری را آغاز كرد- تركیبی كه بی رنگ، بی بو، بی طعم، غیرسمّی و غیر آتشگیر باشد، تا جایگزین مواد سمّی و زیانمندی نظیر آمونیاك و دی اكسید گوگرد كه در آن هنگام در یخچالها استفاده می شدند بشود. توماس میجلی و آلبرت هن پس از بررسی دقیق منابع و مراجع شیمی نتیجه گرفتند كه گرچه گاه گزارش شده بود تركیبات فلوئور سمّی اند، اما شاید برخی از تركیبات فلوئوروكلرداركربن مناسب باشند.
برای آنكه میجلی و هن این گزارشها را تایید كنند، لازم بود نمونه هایی از كلروفلوئوروكربن های ساده تهیه و آنها را در آزمایش های جانوری امتحان كنند. آنان از یكی از انبارهای مواد شیمیایی تقاضای پنج بطری 30 گرمی تری فلوئورید آنتیموان كردند ( یعنی تمام ذخیره ای كه از این ماده شیمیایی در ایالات متحده وجود داشت!). یكی از این پنج بطری را به طور اتفاقی برگزیدند و از آن برای تهیه كلروفلوئوروكربن استفاده كردند. یك خوكچه هندی را زیر ظرفی شیشه ای كه تركیب كلروفلوئوروكربن گازی در آن بود گذاشتند و دیدند كه جانور به هیچ وجه تحت تأثیر گاز قرار نگرفت. این مشاهده گمان آنان را مبنی بر سمّی نبودن تركیبات آلی فلوئوردار اثبات كرد.
شیمیدانان برای تأیید این آزمایش نمونه های دیگری از گاز كلروفلوئوروكربن را با استفاده از بقیه بطری های تری فلوئورید آنتیموان تهیه و همین آزمایش را روی خوكچه های هندی تكرار كردند. در همه این آزمایشها خوكچه ها مردند! بررسی دقیق تر نشان داد كه در تمام بطری های تری فلوئورید آنتیموان جز یكی آب وجود داشت. آبی كه در چهار پنجم نمونه ها بود منجر به تولید گاز مرگبار فسژن شد (كلرفسژن از كلرید آلی استفاده شده به همراه تری فلوئورید آنتیموان كه ماده اولیه تهیه كلروفلوئوروكربن بود تأمین شد). بنابراین علت مرگ جانوران وجود فسژن بود.
اگر میجلی و هن تصادفاً در نخستین آزمایش جانوریشان شیشه ی تری فلوئورید آنتیموان خشك را انتخاب نمی كردند، چه بسا خیال استفاده از كلروفلوئوروكربن ها را به عنوان مواد سرد كننده ای از سر به در می كردند و گزارش های ( نادرست) قبلی را مبنی بر سمّی بودن این تركیبات می پذیرفتند. اما سرمایه گذاری مشترك شركت های جنرال موتورز و دوپون منجر به تأسیس بخش فرئون دردوپون برای تحقیق و توسعه شیمی كلروفلوروكربنها شد، و در آنجا بود كه روی پلانكت تفلون را كشف كرد.
مقالات مرتبط
L S D چیست؟دانستنی هایی درباره ی قندی كه شیرین است اما چاق نمی كند.
