Nicht einmal Geckos können sich an Teflon halten (und andere heikle Tatsachen)

Eine der vielen erstaunlichen Erfindungen, die durch Zufall entstanden sind.

Von Sara Chodosh | Veröffentlicht am 6. April 2018, 16:00 Uhr EDT

Roy Plunkett klingt nicht wie ein Mann, der für Großes bestimmt ist. Und in gewisser Weise war er es auch nicht. Plunkett hat uns das technologische Wunderwerk Teflon geschenkt – aber er hat es aus Versehen getan.

Als Ingenieur bei DuPont wurde Plunkett mit der Entwicklung eines neuen Kältemittels beauftragt. Seine Experimente mit Tetrafluorethylen-Gas stießen auf einen kleinen Haken, als sich das unter Druck stehende Gas in der Flasche in ein plastikartiges Material verwandelte. Hoppla. Die erstarrte Substanz eignete sich nicht mehr als Kältemittel, aber als Plunkett den Kanister aufschnitt, wurde ihm etwas klar: Das Zeug war superrutschig. Und rutschiges Zeug ist nützlich.

So begann die Teflon-Saga. Diese Woche jährt sich Plunketts glückliche Entdeckung zum 80. Mal. Nehmen wir uns also alle einen Moment Zeit und schätzen, was für eine wunderbare Sache Teflon ist. Zunächst gibt es dieses entzückende Video eines Geckos, der versucht, an den Wänden einer beschichteten Pfanne hochzuklettern, was ihm jedoch nicht gelingt:

Geckos können sich an fast allem festhalten, weil ihre Füße die Van-der-Waals-Kräfte ausnutzen, die winzigen Anziehungskräfte zwischen Atomen und Molekülen. Van-der-Waals-Kräfte sind praktisch überall und Geckos können sich daher praktisch überall aufhalten. Aber nicht zu Teflon (auch bekannt als Polytetrafluorethylen oder PTFE – „Teflon“ ist die Markenbezeichnung für das von DuPont hergestellte PTFE). Auf Teflon wirken diese Kräfte aufgrund seiner chemischen Struktur nicht. Ja, wir werden hier für eine Sekunde nerben.

Teflon besteht im Wesentlichen aus langen Strängen von Kohlenstoffatomen, die mit Fluormolekülen ummantelt sind, ein bisschen wie ein Draht mit einer Schutzschicht auf der Außenseite. Fluor ist ein extrem elektronegatives Element, das heißt, es zieht Elektronen stark an und hält sie fest. Wenn es an Kohlenstoff gebunden ist, bedeutet dies, dass einige der das Kohlenstoffatom umgebenden Elektronen zu den umgebenden Fluoratomen hingezogen werden. Tatsächlich werden sie so stark angezogen, dass sie praktisch in der Nähe der Fluoratome bleiben und eine starke negative Ladung entlang der gesamten Außenseite des Moleküls erzeugen. Van-der-Waals-Kräfte hängen von der Fähigkeit ab, ein positives und ein negatives Ende eines Moleküls oder Atoms zu induzieren, aber die Fluorschicht in Teflon trägt lediglich diese permanente negative Ladung. Die Elektronen bleiben an einem Ort.

Die chemische Struktur ist auch der Grund dafür, dass es so nicht reaktiv ist. Normalerweise reagiert Kohlenstoff mit fast allem, aber wenn er in Fluormoleküle eingeschlossen ist, kann er physikalisch nicht auf andere Atome zugreifen, um zu reagieren.

All dies bedeutet, dass Gecko-Füße keinen physischen Halt auf Teflon haben, ebenso wie Wasser und Öl nicht an der Beschichtung haften können. Sowohl polare als auch unpolare Moleküle können sich nicht anlagern, wenn auf der gesamten Oberfläche nur diese gleichmäßige negative Ladung vorhanden ist.

Ameisen können übrigens auch nicht auf Teflon klettern, was es für Forscher, die sie untersuchen, sehr nützlich macht. Sprühen Sie einfach etwas Teflon auf die Ränder des Ameisenlebensraums und Sie können die Kiste den ganzen Tag offen stehen lassen – sie werden nie mehr entkommen können.

Und die unglaubliche Trägheit von Teflon macht es auf viele andere Arten nützlich. Das Manhattan-Projekt nutzte den Vorteil, indem es Dichtungen damit abdichtete, um das Uran, mit dem sie arbeiteten, einzuschließen. Telfon ist nicht reaktiv, korrosionsbeständig und äußerst reibungsarm. Beschichten Sie ein Rohr damit und Sie können jedes Gas durchpumpen – sogar superreaktives Fluorgas –, ohne eine Kreuzreaktion befürchten zu müssen. Flüssigkeiten gleiten durch, auch ätzende.

Da es hydrophob ist, können Sie Teflon auch auf Kleidung sprühen, die vielen verschütteten Flüssigkeiten standhalten und Flecken widerstehen muss. Einige Schuluniformfirmen verwenden es aus diesem Grund. Machen Sie eine dünne Teflonschicht, dehnen Sie sie ein wenig, um winzige Poren zu bilden, und schon haben Sie eine leichte, atmungsaktive Schicht für eine wasserdichte Jacke – auch bekannt als Gore-Tex.

Pulverisieren Sie Teflon und sprühen Sie es als Gleitmittel auf alles. Das Wiki zum Zauberwürfel-Geschwindigkeitslöser empfiehlt mehrere PTFE-basierte Sprays, mit denen Sie Ihren Würfel „schmieren“ können, um ihn schneller zu drehen.

Zahnärzte beschichten ihre Werkzeuge mit Teflon, damit sie nicht an Füllmaterialien haften bleiben, und verwenden es manchmal, um umliegende Zähne abzudecken, damit sie nicht mit Füllmaterial bedeckt werden.

Einige Skibindungen – die Teile, mit denen Ihre Stiefel an Ihren Skiern befestigt werden – haben eine Teflonbeschichtung, sodass die Schuhe beim Lösen leicht herausrutschen. Es ist sogar in etwas Nagellack enthalten, um ihm ein schönes, glattes, gleichmäßiges Finish zu verleihen.

So ziemlich überall, wo Sie Reibung beseitigen möchten, finden Sie Teflon. Es kann jede Maschine schmieren, jeden Schlauch auskleiden und jede Dichtung abdichten. Es kommt der Magie so nahe, wie es nur geht.

Und entgegen der landläufigen Meinung verursacht es keinen Krebs. Es gibt eine bestimmte Klasse von Molekülen, sogenannte Perfluoroctansäuren (PFOAs), die früher an der Herstellung von Teflon beteiligt waren und möglicherweise krebserregend sind. Studien ergaben jedoch, dass in antihaftbeschichteten Pfannen selbst nur winzige Mengen an PFOAs vorhanden waren – bei weitem nicht die Menge, die nachweislich bei Ratten Krebs verursacht. PFOAs stellen jedoch eine Gefahr für die Umwelt dar, weshalb die Umweltschutzbehörde sie jetzt reguliert. Sie brauchen sich um Ihre beschichtete Pfanne keine Sorgen zu machen, es sei denn, sie beginnt abzublättern. Die Flocken werden Sie nicht töten, aber es ist im Allgemeinen nicht ratsam, Teflonstücke zu essen. Die Kosten für eine neue Pfanne werden sich lohnen.

Also legen Sie los und kochen Sie Ihre Eier ganz ohne Sorgen. Teflon ist eine schöne Sache.

Sara Chodosh war mehr als fünf Jahre lang Redakteurin bei Popular Science, wo sie sich von der Redaktionsassistentin zur stellvertretenden Wissenschaftsredakteurin hocharbeitete. In dieser Zeit übernahm sie nach und nach die Leitung der Charted-Sektion des inzwischen aufgelösten Printmagazins. Ihre Liebe zur Grafik führte schließlich zu ihrem aktuellen Job als Grafikredakteurin bei der New York Times. Kontaktieren Sie den Autor hier.