防粘技术凭借其在日常生活中的广泛应用，如炊具表面、户外防水织物、食品包装及化妆品，成为现代材料科学的重要研究方向。然而，一直以来用于防粘涂层的核心化学物质——全氟和多氟烷基物质（PFAS），因其稳定的碳氟键结构和极强的化学惰性，被称为“永远的化学物质”，在环境和健康领域引发了广泛关注。PFAS难以降解，会在生态系统中累积并通过食物链放大其影响，科学研究显示其与某些癌症、出生缺陷及其他健康问题密切相关。尽管危害显著，PFAS因性能出众，缺乏有效替代品而依然广泛使用，给公共卫生和环保带来巨大挑战。近期，多伦多大学工程学院的研究团队突破传统防粘材料研发瓶颈，创造了一种性能媲美传统PFAS基涂层的全新防水防油材料，极大地降低了对“永远的化学物质”的依赖。这项由Durable Repellent Engineered Advanced Materials（DREAM）实验室领导的创新，基于有机硅聚合物—聚二甲基硅氧烷（PDMS），提出了名为“纳米级箭羽技术”的独特制备方法。
众所周知，PDMS以其生物相容性和较好防水性，在医疗植入和其他领域已有应用，但其防油性能一直不及PFAS。团队通过将短链PDMS分子以类似箭羽的结构共价键合到底层基材，末端再接入极短链的三氟甲基化合物，形成了性能优异且稳定的混合材料结构。该结构有效提升了材料的抗油能力，阻止油滴在表面扩散，使防水防油效果达到传统PFAS涂层等级，使其在美国纺织化学家协会制定的防油性能评价中获得6级评级，与长链PFAS涂层不相上下。相较于传统PFAS的长碳链结构，团队所使用的三氟甲基基团是极短碳链，不会在生物体内累积，显著降低了潜在毒性风险。这种融合了有机硅和短链氟化物的“混合型”材料，不仅缓解了长期以来科学家面临的安全性与性能难以兼顾的难题，也为各类防粘产品提供了一条可持续绿色替代路线。材料制备过程采用精准的纳米技术操控，实现分子级别排列和结合，使材料结构更稳定，耐用性强。
实验中，研究人员将涂层应用于织物，测试其对多种低表面张力油类（如十六烷、十四烷等）的排斥能力，表现出极佳的疏油性，验证了材料的实用潜力。该突破不仅有望应用于厨房用具，更将惠及户外防水服装、食品包装和化妆品等多个消费领域，减少环境中PFAS的总体负担。多伦多大学教授Kevin Golovin提出，尽管他们仍需进一步优化完全无PFAS成分的材料，但这一成果代表了“通往无害替代品的关键一步”，并期待与产业界合作，将技术推广至商业化生产。科学家们正在继续探索更高效、更环保的纳米材料，为未来防粘技术带来革新。环保机构和立法部门对PFAS的监管日趋严格，各国正在逐步限制其使用，推动绿色替代材料的研发更显紧迫。在此背景下，此项纳米箭羽技术为防粘涂层行业注入了新的动力，有望引导市场向环境友好型转型，践行可持续发展理念。
展望未来，科学界期盼实现纯有机硅材料在防水防油方面突破，彻底摆脱氟化物依赖，打造功能更强且零风险的“超级防粘材料”。随着纳米技术和分子工程的不断进步，这一目标逐渐成为可能。总之，这一基于纳米级结构设计及短链氟基结合的新型防粘涂层技术，为解决“永远的化学物质”带来的公共卫生和环境问题开辟了新途径，展示了材料科学在推动绿色科技与人类健康保护方面的重要作用。未来期待更多跨学科合作，推动此类创新产品走向市场，惠及大众，保护生态。
