科学家找到“永久化学品”的安全替代物

国际团队十年攻关，创造出PFAS安全替代物，无氟防水更环保。

那些被称为PFAS(全氟和多氟烷基物质)的合成化学品，就像幽灵一样潜伏在我们日常生活的许多角落，尽管它们对我们的健康和赖以生存的环境都构成了不小的威胁。不过现在，一个由多国科学家组成的团队带来了好消息：他们成功研制出了一种可以替代这些“永久化学品”的新物质。

长久以来，人们普遍认为，赋予这些产品神奇防水性能的关键在于氟元素。氟原子就像一个个微小的盾牌，能在水和空气等物质间构筑起一道坚不可摧的屏障，实现优异的疏水效果。正是因为氟这种近乎独一无二的特性，想要找到它的替代者，简直难如登天。

然而，来自英国布里斯托大学、日本弘前大学以及法国蔚蓝海岸大学的科学家们，经过不懈探索，终于揭开了氟元素的另一层奥秘。他们发现，氟之所以表现出色，很大程度上得益于它在分子结构中占据较大空间的“庞大”特性。更令人兴奋的是，这种“庞大”特性并非氟的专利，完全可以通过其他无毒的分子结构来巧妙模拟！这项重要的研究成果，已经正式发表在权威期刊《胶体与界面科学杂志》上。

该研究的共同领导作者之一，来自布里斯托大学化学学院的 Julian Eastoe 教授对此深有感触：“想象一下我们的生活，从灭火器里的泡沫，到家里的沙发、装食物的盒子、煮饭的锅具，甚至女士们的化妆品和我们日常用的卫生纸，PFAS的身影几乎无孔不入。”他接着强调，“然而，这些物质不仅威胁着我们的健康，还因为极难分解而被称为‘永久化学品’，持续在环境中累积。过去，想要找到一种既安全又能媲美其性能的替代品，简直是大海捞针。但幸运的是，经过我们团队长达多年的潜心钻研，终于迎来了关键的突破！”

他们发表的研究成果，就像一份详细的“解剖报告”，深入剖析了PFAS的化学构造，精准地锁定了其关键的“庞大”特性——这正是他们致力于用更安全的方式去模仿的核心目标。更重要的是，研究有力地证明了，仅仅利用那些自然界中常见的、无毒无害的碳和氢元素组成的非氟化结构单元，完全有潜力成为同样出色的替代选择。

Eastoe 教授进一步解释了他们的思路：“在大量的实验探索中，我们意外地发现，这种能够占据空间的‘庞大’结构片段，其实并非PFAS独有，它也存在于我们身边许多常见的物质中，比如脂肪和燃料的分子里。”这个发现启发了他们。“于是，我们借鉴了这些自然界的设计原理，着手创造出了一系列经过巧妙修饰的新型化学分子。这些新分子既保留了我们需要的优良特性，又彻底摆脱了毒性风险。”他补充道，“在我们设备精良的化学合成实验室里，我们一步步地，用特定的、仅由碳和氢组成的结构单元，替换掉了PFAS分子中原本属于氟的位置。这整个探索和验证的过程，前前后后花费了我们大约十年的时间。考虑到PFAS应用的广泛性，这项成果的潜在影响无疑是极其深远的。”

如今，研究团队正满怀信心地计划着下一步：将他们在实验室中验证的这些宝贵原理，转化为真正能够投入市场的、具有商业可行性的PFAS替代品设计方案。

来自法国蔚蓝海岸大学的合作者 Frédéric Guittard 教授也对此表示了高度肯定：“这项新成果无疑会引起工业界和学术界同仁们的极大兴趣。”他透露，“我们已经开始与法国以及中国的相关企业展开合作，目标就是尽快将这些创新性的想法转化为实实在在的产品，推向市场，让更安全的选择惠及大众。”

本文译自 phys.org，由 BALI 编辑发布。